Автоматизована методика розрахунку параметрів для нетрадиційних технологій опалення та кондиціонування будівель
DOI:
https://doi.org/10.15588/1607-6761-2021-3-4Ключові слова:
Автоматизована методика, тепловий насос, опалення, гаряче водопостачання, кондиціонування, економія паливаАнотація
Мета роботи. Розробити автоматизовану методику розрахунку параметрів для теплонасосних систем опалення, кондиціонування та гарячого водопостачання, призначених для застосування в побутових умовах при нестандартних потоках передавання теплової енергії.
Методи дослідження. Математичне моделювання термодинамічних процесів, що протікають в системах опалення, кондиціонування та гарячого водопостачання.
Отримані результати. Обґрунтована та розроблена автоматизована методика розрахунку параметрів нетрадиційної технології, що використовує стандартне теплонасосне обладнання системи водного опалення для режиму охолодження повітря в теплий період року, та скидання теплоти що відводиться в грунт. А для потреб гарячого водопостачання тепловий насос повітря-рідина, що працює в якості швидкісного водонагрівача.
Виконана оцінка розроблених раніше авторами технологій утилізації теплової енергії в будівлях. Перша технологія передбачала застосування схемі з тепловим насосом та тепловим акумулятором в холодний період, та дозволяла зменшити витрати умовного палива в два рази в порівнянні із газовою колонкою для гарячого водопостачання на тому самому об’єкті. Друга технологія передбачала утилізацію теплоти за допомогою теплового акумулятору в комплексній системі кондиціонування та гарячого водопостачання в теплий період, що дозволяє заощадити від 74 до 82% умовного палива в порівнянні зі схемою з котлом та кондиціонером без теплового акумулятору.
Зроблено критичні висновки щодо необхідності застосування для цих технологій додаткового габаритного обладнання та надлишковій кількості отримуваної гарячої води. Проаналізовані можливості реалізації такої схеми. Зроблено аналітично обґрунтовані рекомендації щодо конструкції (оребрення поверхонь теплообміну) опалювальних приладів та параметрів режимів їх експлуатації в холодний та теплий періоди року. При цьому виконувалась умова незмінності площ теплообміну опалювальних приладів та базової витрати води в системі опалення. Обґрунтована необхідність в регулюванні режиму кондиціонування шляхом зміни витрати води в системі для підтримання постійної температури внутрішнього повітря при коливаннях температури зовнішнього повітря.
Наукова новизна. Вперше приділяється увага дослідженням нетрадиційних способів застосування теплонасосного опалення з метою опалення, кондиціонування та гарячого водопостачання житлових приміщень. Розроблена автоматизована методика визначення раціональних параметрів для даних технологій.
Практична цінність. Розроблено автоматизовану методику формування керуючої залежності масової витрати води в системі від температури зовнішнього повітря з умови постійності заданої комфортної температури внутрішнього повітря. Проаналізовано застосування теплового насосу повітря-рідина для гарячого водопостачання в теплий період, відзначено високий коефіцієнт перетворення енергії (14...22). Обґрунтовано економію умовного палива від застосування розглянутої технології від 13% до 18% в порівнянні з технологією, що використовує тепловий акумулятор.
Посилання
Vincenzo Bianco, Federico Scarpa, Luca A. (2017). Tagliafico. Estimation of primary energy savings by using heat pumps for heating purposes in the residen-tial sector. Applied Thermal Engineering. Vol. 114. P. 938-947. URL: https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2016.12.058
Olishevskij, G. S., Olishevskij, I. G. (2015). Obosno-vanie primenenija teplonasosnogo oborudovanija dlja utilizacii teplovyh poter' v silovyh transformato-rah bol'shoj moshhnosti. Vіsnik Dnіpropetrovs'kogo unіversitetu. Serіja: Raketno-kosmіchna tehnіka. / Dnіpr. nac. un-t іm. O. Gonchara, Dnіpropetrovs'k, No 4, 23, Vip. 18(1), 131-136. URL: http://rocketspace.dp.ua/index.php/rst/issue/view/4
Olishevskij, G. S., Olishevskij, I. G. (2019). Obosno-vanie racional'noj tehnologii utilizacii teploty sistemy kondicionirovanija dlja gorjachego vo-dosnabzhenija. Vіsnik Dnіpropetrovs'kogo unіver-sitetu. Serіja: Raketno-kosmіchna tehnіka. No 4, Vol. 27, 22, 35–41. URL: http://rocketspace.dp.ua/index.php/rst/issue/view/1/7
Olishevskij, G. S., Olishevskij, I. G. (2020). Racion-al'nye tehnologii utilizacii teploty sistemy ventiljacii dlja teplotehnicheskih sistem zdanija. Vіsnik Dnіpropetrovs'kogo unіversitetu. Serіja: Raketno-kosmіchna tehnіka. No 4,Vol. 28, 22, 164–175. URL: http://rocketspace.dp.ua/index.php/rst/issue/view/8
Razumnij Ju. T., Zaїka V. T., Stepanenko Ju. V. (2005). Energozberezhennja: navch. posіb. Dnіpropetrovs'k: Izdatel'stvo Nac. gіrn. un-tu, 166 s.
Xiaodong Cao, Xilei Dai, Junjie Liu, (2016). Building energy-consumption status worldwide and the state-of-the-art technologies for zero-energy buildings dur-ing the past decade, Energy and Buildings, https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2016.06.089
Skanavi, A.N., Mahov, L.M. (2008). Otoplenie: Uchebnik dlja vuzov, Moscow, Izdatel'stvo ASV, 576.
Korchemnij, M., Fedorejko, V., Shherban, V. (2011). Energozberezhennja v agropromi-slovomu kompleksі [Tekst]. Ternopіl': Vid-vo: Pіdruchniki і posіbniki, 976 s.
Arharov, A.M., Isaev, S.I., Kozhinov, I.A. (1986). Tep-lotehnika: Uchebnik dlja studentov vtuzov. Vol. 34. Moscow, Mashinostroe-nie, 432.
E.M. Ryan, T.F. Sanquist, (2012). Validation of building energy modeling tools under idealized and realistic conditions, Energy Buildings, doi:10.1016/j.enbuild.2011.12.020
Wang, Z., Luo, M., Geng, Y., Lin, B., & Zhu, Y. (2018). A model to compare convective and radiant heating systems for intermittent space heating. Ap-plied Energy, 215, 211-226. doi:10.1016/j.apenergy.2018.01.088
Luis Perez-Lombard, Jose Ortiz, Juan F. Coronel, Ismael R. Maestre, A review of HVAC systems re-quirements in building energy regulations, Energy Buildings (2010), doi:10.1016/j.enbuild.2010.10.025
Christoph F. Reinhart, Carlos Cerezo Davila, (2016). Urban building energy modeling – A review of a nas-cent field, Building and Environment, Vol. 97, 196-202, ISSN 0360-1323, https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2015.12.001
Gorev, V. N., Sokolovsky, A. I. (2015). Plasma kinet-ic coefficients with account for relaxation processes. International Journal of Modern Physics B. Vol. 29, 1550233
Gorev V. N. (2017). Generalization of the Grad method in plasma physics / V. N. Gorev, A. I. Sokolovsky// Condensed Matter Physics. Vol. 20, No. 2, 23001
Papaika, Y., Lysenko, O., Koshelenko, Y. and Oli-shevskyi, I., (2021). Mathematical modeling of pow-er supply reliability at low voltage quality. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, (2), pp.97-103. https://doi.org/10.33271/nvngu/2021-2/097
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2021 Illia Olishevskyi, Hennadiy Olishevskyi
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Положення про авторські права Creative Commons
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.
