Енергоефективність використання акумульованої в грунті сонячної енергії в теплонасосній системі опалення

Автор(и)

  • M. Bezrodny National Technical University of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute” , Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»
  • N. Prytula National Technical University of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute” , Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»
  • O. Teslenko Інститут загальної енергетики НАН України image/svg+xml
  • K. Slizhevskyi National Technical University of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute” , Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

DOI:

https://doi.org/10.31548/energiya1(71).2024.077

Анотація

Запропоновано теплонасосну схему для забезпечення теплопостачання будівлі, що про­тягом опалювального періоду року використовує енергію, яка сприймається у літній період сонячними колекторами, розташованими на цьому будинку, та нако­пичується у ґрунтовому акумуляторі. Проведено термодинамічний аналіз ефективності роботи теплонасосної системи опалення в поєднанні з вертикальним ґрунтовим теплооб­мінником при акумулюванні сонячної радіації в ґрунті в літній період та з подальшим вилученням цієї теплоти з ґрунту в опалювальний період. Визначено основні параметри роботи теплонасоної системи опалення (оптимальну швидкість теплоносія, мінімальні питомі затрати зовнішньої енергії, дійсний коефіцієнт трансформації теплового насоса від місяця опалювального періоду) за допомогою балансових рівнянь при різних значення глибини свердловини та діаметра труби. Побудовано та проаналізовано графічні залежності показників енергетичної ефективності від визначальних параметрів роботи системи. Отримані співвідношення між параметрами можуть бути використані при обчисленні оптимальних умов роботи вертикального ґрунтового теплообмінника в теплонасосних системах низькотемпературного опалення з метою досягнення її максимальної енергетичної ефективності.

Ключові слова: тепловий насос, вертикальний ґрунтовий теплообмінник, сонячна енергія, сонячний колектор, низькотемпературна система опалення, енергетична ефективність

Посилання

Energy strategy of Ukraine for the period until 2035. Approved by the order of the Cabinet of Ministers of Ukraine dated August 18, 2017 No. 605. Available at: https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/605-2017-р#Text

European Commission (2022), REPowerEU Plan. Available at: https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/HTML/?uri=CELEX:52022DC0230&from=EN

Tian Yuan, Mingzhi Yu, Yudong Mao, Ping Cui, Wenke Zhang, Zhaoyi Zhuang (2024). Study on long-term operation characteristics of the medium-deep ground source heat pump system with solar heat storage. Applied Thermal Engineering 241,122345. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2024.122345

E. Penrod, K. Prasanna (1962). Design of a flat-plate collector for a solar earth heat pump. Solar Energy, 6 (1), 9-22. https://doi.org/10.1016/0038-092X(62)90093-2

Zihao Qi, Yingling Cai, Yunxiang Cui (2024). Study on optimization of winter operation characteristics of solar-ground source heat pump in Shanghai. Renewable Energy, 220, 119517. https://doi.org/10.1016/j.renene.2023.119517

Belyaeva, T.G. (2013). Teploobmen v sisteme “U-obraznyy teploobmennik – grunt” v protsessakh ak-kumulirovaniya i izvlecheniya teploty [Heat exchange in the “U-shaped heat exchanger – soil” system in the processes of heat accumulation and extraction]. Industrial heat engineering, 1, 72–79.

Nakorchevsky, A.I. (2009). Raschet teplovosprinimayushchey sposobnosti solnechnykh kollektorov [Calculation of the heat-receiving capacity of solar collectors]. Industrial heat engineering, 2, 70–75.

Nakorchevsky A. I. (2009). Sistema teplosnabzheniya teploavtonomnogo doma [Heat supply system for a heat-autonomous house]. Industrial heat engineering, 1, 67–73.

Bezrodny, M. K., Prytula, N. O. (2023). Enerhoefektyvnist teplonasosnykh skhem opalennia, ventyliatsii i kondytsiiuvannia [Energy efficiency of heat pump heating, ventilation and air conditioning schemes].Kyiv: National Technical University of Ukraine

“Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute”, "Polytechnic", 528.

Bezrodny M. K., Prytula N. O., Gobova M. O. (2017). Optymalni umovy roboty teplonasosnykh system opalennia z vykorystanniam akumulovanoi teploty hruntu [Optimal operating conditions of heat pump heating systems using accumulated soil heat]. Energy technologies and resource conservation, 1, 19-26. https://doi.Org/10.33070/etars.1.2017.02

Bezrodny, M. K., Pukhovy, I. I., Kutra, D. S. (2013). Teplovi nasosy ta yikh vykorystannia [Heat pumps and their use]. Kyiv: NTUU "KPI", 312.

Завантаження

Опубліковано

2024-04-08

Номер

№ 1 (2024)

Розділ

Статті

Ліцензія

Стосунки між правовласниками і користувачами регулюються на умовах ліцензії Creative Commons Із Зазначенням Авторства – Некомерційна – Поширення На Тих Самих Умовах 4.0 Міжнародна (CC BY-NC-SA 4.0):https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/deed.uk

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:

  • Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
  • Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
  • Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див.The Effect of Open Access).