Техніко_економічне обгрунтування вибору оптимальної конструкції опалювального приладу з функцією теплоакумуляції
DOI:
https://doi.org/10.31548/energiya1(65).2023.077Анотація
З метою збільшення часу охолодження системи опалення будівлі, особливо в умовах її роботи в імпульсному режимі, розроблено вітчизняний високоефективний опалювальний прилад з функцією акумуляції тепла. Виведено критерій, яким може керуватися кожен споживач при виборі оптимальної конструкції радіатора. Проведено дослідження та наведено техніко-економічну оцінку нагрівальних приладів відомої та розробленої нової конструкції з функцією накопичення теплоти фазового переходу. Розроблено нагрівальний пристрій з функцією накопичення тепла на основі накопичувальних матеріалів органічного походження з наночастинками металів. Експериментально встановлено, що на «зарядку» однієї «трубки» загальною вагою 952,9 г і доведення температури теплоакумулюючого матеріалу до 52,1 ºС витрачається 80 Вт. Проведено техніко-економічний аналіз відомих конструкцій нагрівальних приладів. Показано, що конвектори та мідно-алюмінієві радіатори є найбільш ефективними опалювальними приладами для сучасних систем опалення, коли необхідно раціонально використовувати енергоресурси або є обмежена кількість тепла. З економічної точки зору найбільш ефективним опалювальним приладом є конвектор, але не з санітарно-гігієнічної (наявність пилу між ребрами). Порівнюючи ефективність розробленого нагрівального приладу з функцією теплоакумуляції на основі накопичувальних матеріалів органічного походження з наночастинками металу за показником питомої вартості нагрівального приладу, який становить 0,24 €/(кВт·рік), та показником техніко-економічної ефективності роботи пристрою - 0,27 €/(кВт·рік) є найбільш ефективним.
Ключові слова: нагрівальний пристрій, техніко-економічний аналіз, накопичення тепла, фазовий перехід, оптимальна конструкція
Посилання
Pokotilov, V. V. (2017). Reguliruyushchiye klapany avtomatizirovannykh sistem teplo- i kholodosnabzheniya: uchebnoye posobiye dlya inzhenerov, proêktirovshchikov i studentov [Control valves for automated heating and cooling systems: a textbook for engineers, designers and students].Vienna: "HERZ Armaturen", 232.
Lyubarets, O. P., Predun, K. M., Moskvitina, A. S. (2019). Metodyka tekhniko-ekonomichnoho porivnyannya opalyuvalʹnykh pryladiv dlya zastosuvannya v suchasnykh dynamichnykh systemakh vodyanoho opalennya. Upravlinnya rozvytkom skladnykh system [Methodology of technical and economic comparison of heating devices for use in modern dynamic systems of water heating. Management of the development of complex systems: coll. of science works]. Kyiv: KNUBA,37, 210-218.
Antypov, I. O., Mishchenko, A. V., Shelimanova, O. V., Tarasenko, S. E. (2021). Analiz vplyvu vnutrishnʹoyi teployemnosti budivli ZVO ta pohodozalezhnoho rehulyuvannya ITP na efektyvnistʹ roboty systemy opalennya v cherhovomu rezhymi [Analysis of the influence of the internal heat capacity of the HEB building and weather-dependent regulation of the ITP on the efficiency of the heating system in the alternate mode]. Energy and automation, 5. http://dx.doi.org/10.31548/energiya2021.05.045.
Yulia Zakharenko-Berezyanskaya (2006). [Ukrainian market of radiators. Overview].Magazine "S.O.K., 7.Access mode: http://www.c-o-k.com.ua/content/view/463/.
Julia Berezyanskaya. (2007). Radiatory v kazhdyy dom [Radiators for every home. - S.O.K. magazine]. 8. - Access mode: http://www.c-o-k.com.ua/content/view/1123/.
Electronic resource. Access mode: https://kte.kmda.gov.ua.
Ekolohizatsiya enerhetyky: Navch. pos. [Greening of energy: Education. Village] / Shevchuk V.Ya., Bichivskyi G.O., Satolkin Yu.M., Navrotskyi V.M. (2002). Higher education, 111.
Gorobets, V. G. Antypov, I. O. (2016). Akumulyatory teploty na osnovi fazoperekhidnykh akumulyuyuchykh materialiv [Heat accumulators based on phase transition accumulative materials]. CP "Comprint", 165.
Antypov, I. O. (2017). Kompleksne vykorystannya ponovlyuvanykh dzherel i akumulyatoriv enerhiyi [Comprehensive use of renewable energy sources and accumulators]. "CP "Comprint", 471.
Antypov, I. O. (2019). Kompleksne doslidzhennya protsesiv nakopychennya teplovoyi enerhiyi pry fazovykh peretvorennyakh orhanichnykh akumulyuyuchykh materialiv z nano- ta mikrochastynkamy metaliv [Comprehensive study of thermal energy accumulation processes during phase transformations of organic accumulative materials with nano- and microparticles of metals]. Energy and automation, 5, 131–148.
Huo Y., Rao Z., Lattice Boltzmann simulation for solid–liquid phase change phenomenon of phase change material under constant heat flux. Int. J. Heat Mass Tran 2015, 86, 197–206. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2015.03.006.
Sharma, A., Tyagi, V., Chen, R., Buddhi, D. (2009). Review on thermal energy storage with phase-change materials and applications. Renew. Sust. Energ. Rev 2009, 13 (2), 318–345. https://doi.org/10.1016/j.rser.2007.10.005.
Antypov, I. O. (2015). Chyselʹnedoslidzhennyaprotsesivteploperenosu v nyzʹkotemperaturnykhakumulyatorakhteploty pry fazovykh peretvorennyakh akumulyuyuchoho material [Numerical study of heat transfer processes in low-temperature heat accumulators during phase transformations of the accumulating material]. Scientific Bulletin of the National University of Bioresources and Nature Management of Ukraine. Series "Technology and energy of agricultural industry", 224, 208–213.
Zhang, Q., Huo, Y., Rao, Z. Numerical study on solid–liquid phase change in paraffin as phase change material for battery thermal management. Science Bulletin 2016, 61(5), 391–400. https://doi.org/10.1007/s11434-016-1016-z.
Trp, A. (2005). An experimental and numerical investigation of heat transfer during technical grade paraffin melting and solidification in a shell-and-tube latent thermal energy storage unit. Sol. Energy 79, 648–660. https://doi.org/10.1016/j.solener.2005.03.006.
Kalaiselvam, S., Veerappan, M., Arul, A., Iniyan, S. (2008). Experimental and analytical investigation of solidification and melting characteristics of PCMs inside cylindrical encapsulation. Int. J. Therm. Sci., 47 (7)), 858–874. https://doi.org/10.1016/j.ijthermalsci.2007.07.003.
Regin, A., Solanki, S., Saini, J. (2005). Latent heat thermal energy storage using cylindrical capsule: numerical and experimental investigations. Renew. Energ 2006, 31, 2025–2041. https://doi.org/10.1016/j.renene.2005.10.011.
Jegadheeswaran, S., Pohekar, D. (2009). Performance enhancement in latent heat thermal storage system: A review. Renew. Sust. Energ., 13 (9), 2225–2244. https://doi.org/10.1016/j.rser.2009.06.024.
Kuboth, S., König-Haagen, A., Brüggemann, D. (2017). Numerical Analysis of Shell-and-Tube Type Latent Thermal Energy Storage Performance with Different Arrangements of Circular Fins. Energies, 10, 274. https://doi.org/10.3390/en10030274.
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
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).
