Оптимизация параметров теплонасосной системы автономного теплоснабжения с солнечными коллекторами
Анотація
UDC 620.92
Optimization of parameters of the heat pump system independent heat supply with solar collectors
A. Belenov, V. Chemekov,V. Kharchenko
The analysis of possible areas of use of heat pump systems that use alternative energy sources, shows that today one of the most promising areas of application are buildings heating system. Effective direction of the introduction of heat pump technology in practice is the use of such systems on the basis of universally available heat source, such as low-grade heat of the surface soil.
Of great interest is the work on the use of air heat pumps. Perspective is the use of heat pumps systems and in solving the problem of heat supply facilities low-rise buildings, which are usually geographically dispersed and can not be combined in a single, centralized heating systems.
The purpose of research - optimization of the parameters of the heat pump autonomous heating system with solar collectors.
Materials and methods of research. Evacuated tube solar collectors, despite the higher cost compared to flat plate collectors, have better characteristics, exhibit greater efficiency in the year-round use, and therefore quite often used in practice.
Performing an accurate calculation of solar thermal heating system practically is very difficult because of the need to consider the impact of random fluctuations of climatic parameters and the complexity of interactions between elements of the system. Therefore, commonly used simplified methods, which are based on a synthesis of the detailed results of simulation of solar systems and provide an opportunity to get long-term characteristics of the studied system.
The results of research. The initial data for modeling, taken hourly values of total solar radiation, post-Payuschie on the surface of the reservoir defined by the results of the monitoring of meteorological parameters. As a result of simulation of a solar collector Vitosol 200-T values obtained its specific hourly heat output for which the annual schedule is built.
Thus it is clear that to fully cover the load, it is necessary to use a collector area of at least 6 m2 with a tank battery 500 liters. For a system with these parameters modeled graph of water temperature in the water heater tank. The temperature of the flow of hot water in the hot water system is maintained at the level not lower than +45 ° C most of the time without heating from the heat source, which is activated only during periods of low insolation, when the temperature drops below the set threshold.
The criterion for optimization is selected to ensure high-Cretaceous the heat energy from the solar collector and the low cost of electricity for the heat pump power and heater heating system. Simulation results show that increasing the area of the solar collectors used for more than 6 m2 impractical because of their relative magnitude in the load heating capacity is increased by not more than 4% for every 2 m2. The same dependence is typical for energy savings index, the value of which amounts to 12 % with an area of 6 m2.
Also, more than 50 % and reduced the efficiency of the solar collector, despite the fact that its price increases almost linearly, if that causes a significant rise in price of the entire heating system without receiving any visible effect. The final choice of one or another variant configuration of autonomous heating system is recommended to analyze in terms of technical and economic indicators, in particular on the size of the smallest total investment, maintenance and energy costs.
Conclusions
The use of simulation in the design of heating systems for any particular user to optimize the selection of its configuration and structure of the equipment, which increases the technical and economic characteristics of the system.
Посилання
Васильев Г. П. ?спользование низкопотенциальной тепловой энергии земли в теплонасосных системах / Г. П. Васильев, Н. В. Шилкин // AВОК. – 2003. – № 2. – С. 52–62.
Калинин М. ?. Эффективное использование приповерхностных геотермальных ресурсов в геолого-климатических условиях центральных регионов России / М. ?. Калинин, Б. Н. Хахаев, Е. П. Кудрявцев // Вестник Ярославского регионального отделения РАЕН. – 2007. – Т. 1, № 1. – С. 20–26.
Kavanaugh, M. C. Pezent. Water-to-air heat pump performance with lakewater // Proceedings of the sixth symposium on improving building systems in hot and humid climates (Dallas, TX, October 3–4, 1989).
Case Study – Restoration of an Old Watermill [Электронный ресурс]. URL: http://www.theconstructioncentre.co.uk/companies/kensa-heat-umps/11582.
Филиппов С. П. Перспективы применения воздушных тепловых насосов для теплоснабжения жилых зданий в различных климатических условиях / С. П. Филиппов, М. С. ?онов, М. Д. Дильман // Теплоэнергетика. – 2012. – № 11. – С. 11.
Филиппов С.П. Эффективность использования тепловых насосов для теплоснабжения малоэтажной застройки / С. П. Филиппов, М. С. ?онов, М. Д. Дильман // Теплоэнергетика. – 2011. – № 11. – С. 12–19.
Чемеков В. В. Система теплоснабжения автономного жилого дома на основе теплового насоса и ветроэлектрической установки / В. В. Чемеков, В. В. Харченко // Теплоэнергетика. – 2013. – № 3. – С. 58–62.
Гелиотехника Logasol для горячего водоснабжения и поддержки отопления. Документация для планирования и проектирования // Будерус отопительная техника, 2005. – 118 с.
Солнечные коллекторы Vitosol. ?нструкция по проектированию // Viessmann Werke GmbH&Co, 2003. – 88 с.
Сравнительная эффективность использования солнечных водонагревателей различных типов в климатических условиях Российской Федерации / О. С. Попель, С. Е. Фрид, Ю. Г. Коломиец, Е. В. Сушникова // Альтернативная энергетика и экология. – 2011. – № 12. – С. 33–38.
Чемеков В. В. Построение математической модели системы автономного теплоснабжения на базе теплового насоса / В. В. Чемеков // Научно-технические ведомости СПбГПУ. Наука и образование. – 2012. – № 2-2 (147). – С.167–172.
Харченко Н. В. ?ндивидуальные солнечные установки / Н. В. Харченко. – М.: Энергоатомиздат, 1991. – 208 с.
Solar engineering of thermal processes / John A. Duffie, William A. Beckman. – 2nd ed. Wiley, John & Sons, Incorporated, 1991. – 918 p.
Чемеков В. В. Оценка эффективности применения тепловых насосов типа «воздух-вода» для теплоснабжения индивидуальных жилых домов в климатических условиях Краснодарского края / В. В. Чемеков // Труды 7-й Международной научно-технической конференции (18–19 мая 2010 г., Москва, ГНУ В?ЭСХ). Часть 4. Возобновляемые источник энергии. Местные энергоресурсы. Экология. – С. 293–298.
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).
