Система теплоснабжения «умного дома» на базе централизованного теплоснабжения с утилизацией вторичных энергетических ресурсов при помощи теплового насоса

Одним из важнейших аспектов «умного дома» является его теплоснабжение, которое должно обеспечивать комфортные условия проживания для жильцов и при этом быть эффективным с точки зрения энергопотребления. В настоящей статье рассматривается инновационный подход к системе теплоснабжения в «умных домах», который основан на использовании централизованного теплоснабжения с утилизацией вторичных энергетических ресурсов с использованием теплового насоса. Предлагаемая система теплоснабжения сочетает преимущества классического централизованного теплоснабжения и эффективность тепловых насосов. Предложена расчетная схема, для которой построен температурный график, а также методика расчета тепловых нагрузок для классической схемы теплоснабжения и для ТЭЦ с применением тепловых насосов, согласно которой произведены необходимые расчеты. Для наглядности полученных данных построен график зависимости суммарной паровой нагрузки, необходимой для теплоснабжения, от температуры окружающей среды, а также график зависимости паровой нагрузки от продолжительности стояния температуры окружающей среды. В результате анализа полученных данных определено, что использование тепловых насосов в схемах ТЭЦ снижает генерацию электроэнергии за счет исключения ее выработки на потоке пара в конденсатор, что облегчает покрытие графика электропотребления в части прохождения минимумов нагрузок объединенной энергосистемы. Также интеграция теплового насоса в тепловую схему системы централизованного теплоснабжения позволяет подавлять диссипацию энергии, снижает выбросы парниковых газов в атмосферу, таким образом делая теплоснабжение более устойчивым и экологически безопасным. При этом предложенная система теплоснабжения «умного дома» имеет высокие технико-экономические показатели, обеспечивающие инвестиционную привлекательность такого проекта.

1. Ковалев, М. М. Будущее белорусской энергетики на фоне глобальных трендов: моногр. / М. М. Ковалев, А. С. Кузнецов. Минск: Изд. центр БГУ, 2018. 223 с.

2. Китиков, В. О. Электрическое отопление: проблемы и пути решения в Беларуси / В. О. Китиков, Ю. А. Башко // Энергоэффективность: сб. ст. Минск, 2022. С. 12–18.

3. Янчук, В. В. Повышение эффективности действующих тепловых электрических станций в современных условиях / В. В. Янчук, В. Н. Романюк // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2022. Т. 65, № 6. С. 511–523. https://doi.org/10. 21122/1029-7448-2022-65-6-511-523.

4. Оценка термодинамической эффективности Объединенной энергетической системы Беларуси. Ч. 1 / В. Н. Романюк [и др.] // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2023. Т. 66, № 1. С. 44–56. https://doi.org/10.21122/1029-7448-202366-1-44-56.

5. Кох, А. Варианты электрификации теплоснабжения в секторе зданий в Германии / А. Кох, А. Лоренц // Энергоэффективность: сб. ст. Минск, 2022. С. 18–22.

6. Кудинов, В. А. Техническая термодинамика и теплопередача: учеб. для академического бакалавриата / В. А. Кудинов, Э. М. Карташов, Е. В. Стефанюк. 3-е изд., испр. и доп. М.: Юрайт, 2015. 566 с.

7. Янчук, В. В. Регенеративное использование низкопотенциальных сбросных потоков теплоты ТЭЦ на примере цикла ПТ-60 [Электронный ресурс] / В. В. Янчук, В. Н. Романюк // Актуальные проблемы физики, электроники и энергетики: электронный сб. статей I Междунар. науч.-практ. конф., Новополоцк, 27–28 окт. 2022 г. Новополоцк: Полоцкий государственный университет имени Евфросинии Полоцкой, 2023. С. 247–250. Режим доступа: https://elib.psu.by/handle/123456789/38104.

8. Перехвал, М. Б. Применение абсорбционных тепловых насосов и холодильных машин в различных секторах промышленности и жилищно-коммунального хозяйства / М. Б. Перехвал, П. А. Перехвал, И. Л. Иокова // Global Science and Innovations 2022: Central Asia. 2021. № 4 (18). С. 35–38.

9. Перехвал, М. Б. Сравнение эксергетической эффективности абсорбционного и парокомпрессионного тепловых насосов / М. Б. Перехвал, П. А. Перехвал; науч. рук. И. Л. Иокова // Бутаковские чтения: сб. ст. II Всерос. с междунар. участием молодежной конф. / под ред. А. С. Заворина; Томский политехнический университет. Томск: Изд-во Томского политехн. ун-та, 2022. С. 563–565.

10. Абсорбционные тепловые насосы в тепловой схеме ТЭЦ для повышения ее энергетической эффективности / В. Н. Романюк [и др.] // Энергохозяйство предприятий: сб. ст. / сост.: В. Н. Романюк [и др.]. Минск, 2013. С. 14–19.