Концепция устройства и энергетический потенциал парокомпрессионного теплохладоснабжения на основе бинарного низкотемпературного источника

Совместное использование низкопотенциальной теплоты грунта и воздушных потоков в теплонасосных системах теплоснабжения позволяет осуществлять ее регулируемое перераспределение в процессах абонентского потребления. При этом снижается интенсивность отбора энергии грунтовым теплообменником, избыточная теплота аккумулируется с уменьшением глубины скважин, а также сокращаются затраты на устройство и эксплуатацию зондовых теплообменников. Разработан усовершенствованный вариант концептуального устройства парокомпрессионной системы теплохладоснабжения зданий на основе интегрированной теплоты грунта и вентиляционного воздуха, отличающийся возможностью автоматического перераспределения генерируемых тепловых потоков в подсистемах абонентского теплопотребления и аккумулирования избыточной части в грунтовом массиве. При работе системы в теплый период года с отбором теплоты только на горячее водоснабжение происходит более интенсивное аккумулирование избыточной теплоты вентиляционного воздуха в грунтовом массиве, который восстанавливает свою температуру в режиме аккумулирования для дальнейшего использования с наступлением отопительного периода. Установлены многофакторные аналитические зависимости тепловых потоков основного оборудования, учитывающие исходные параметры и режимные условия работы структурных подсистем отбора, трансформации и потребления теплоты, которые являются основой для определения энергетического потенциала парокомпрессионного теплохладоснабжения с использованием бинарного низкотемпературного источника. 

1. О рациональном использовании теплонасосных технологий в экономике Украины / Ю. М. Мацевитый [и др.] // Энергосбережение. Энергетика. Энергоаудит. 2007. № 3. С. 20–31.

2. Гречихин, Л. И. Воздушный тепловой насос в ветроэнергетике / Л. И. Гречихин, А. И. Гутковский // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2020. Т. 63, № 3. С. 264–284. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2020-63-3-264-284.

3. Петраш, В. Д. Эффективность парокомпрессионной трансформации энергетических потоков для теплоснабжения на основе морской воды / В. Д. Петраш, В. О. Макаров, А. А. Хоменко // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2021. Т. 64, № 6. С. 538–553. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2021-64-6-538-553.

4. Heat Pump Placement, Connection and Operational Modes in European District Heating / M. A. Sayegh [et al.] // Energy and Buildings. 2018. Vol. 166. P. 122–144. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2018.02.006.

5. Ommen, T. S. Heat Pumps in CHP Systems: High-Efficiency Energy System Utilizing Combined Heat and Power and Heat Pumps [Electronic Resource] / T. S. Ommen // DTU Orbit. 2015. Mode of access: https://orbit.dtu.dk/en/publications/heat-pumps-in-chp-systems-high-efficiency-energy-system-utilising

6. Внутренние санитарно-технические устройства: справочник проектировщика: в 3 ч. / В. Н. Богословский, Б. А. Крупнов, А. Н. Сканави и др.; под ред. И. Г. Староверова, Ю.И. Шиллера. М.: Стройиздат, 1990. Ч. 1: Отопление. 313 с.

7. Опалення, вентиляція та кондиціонування: ДБН В.2.5-67:2013. Чинний від 01.01.2014. Киïв: Мінрегіонбуд України, 2013. 141 с.

8. Накорчевский, А. И. Теоретические и прикладные аспекты грунтового аккумулирования и извлечения теплоты / А. И. Накорчевский; Нац. акад. наук Украины, Ин-т техн. теплофизики. Киев: Наукова думка, 2008. 151 с.

9. Lund, J. Geothermal (Ground-Source) Heat Pumps a World Overview / J. Lund // Geo-Heat Center Quarterly Bulletin. 2004. Vol. 25, N 3. P. 1–10.

10. Документация для планирования и проектирования тепловых насосов. Buderus [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://buderus-minsk.by/download/?id=967. Дата доступа: 13.09.2020.

11. Документация для проектирования тепловых насосов Viessmann [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.viessmann.ru/ru/zilye-zdania/teplovye-nasosy/mosnye-teplovye-nasosy.html. Дата доступа: 13.09.2020.

12. Васильев, Г. П. Теплохладоснабжение зданий и сооружений с использованием низкопотенциальной тепловой энергии поверхностных слоев Земли / Г. П. Васильев. М.: Граница, 2006. 173 с.

13. Васильев, Г. П. Исследование оценки эффективности комбинированного использования тепла грунта и атмосферного воздуха в теплонасосных системах теплохладоснабжения / Г. П. Васильев, В. Ф. Горнов, М. В. Колисова // Энергобезопасность и энергосбережение. 2014. № 1. С. 20–24.

14. Абурьев, И. М. Системы теплоснабжения с применением тепловых насосов / И. М. Абурьев // Новости теплоснабжения. 2006. № 12. С. 24–26 .

15. Анализ изменения температуры грунта на основе многолетних измерений / Г. П. Васильев [и др.] // Инженерно-строительный журнал. 2017. № 4 (72). С. 62–72.

16. Heinrich, H. Warme Pumpen / H. Heinrich, P. Shofmann, A. Zotti. Wien, 2014. 68 s.

17. Петраш, В. Д. Теплонасосные системы теплоснабжения / В. Д. Петраш. Одесса: ВМВ, 2014. 556 с.

18. Система теплохолодопостачання на основі геліогрунтової енергії та утилізованої теплоти витяжного вентиляційного повітря і стічних вод: пат. 108184 України, МПК (2015.01), F24D 17/02 / В. Д. Петраш, О. А. Поломанний, М. В. Высоцька; Одеська державна академія будівництва та архітектури. Опубл. 25.03.2015.

19. Беленкий, Е. А. Рациональные системы водяного отопления / Е. А. Беленкий. Л.: Госстройиздат, 1963. 208 с.

20. Константинова, В. Е. Надежность систем центрального водяного отопления в зданиях повышенной этажности / В. Е. Константинова. М.: Госстройиздат, 1976. 183 с.

21. Высоцкая, М. В. Холодная вода как низкотемпературный источник для теплонасосных систем теплохладоснабжения зданий / М. В. Высоцкая // Энергоэффективность в строительстве и архитектуре. Киев: КНУБА, 2015. Вып. 7. С. 41-46.