Обгрунтування енергоефективності автоматизованої технології опалення на ГЕС
DOI:
https://doi.org/10.15588/1607-6761-2024-2-4Ключові слова:
тепловий насос, тепловий акумулятор, автоматизація, енергозбереження, гідроелектростанція, теплова енергія, керуванняАнотація
Мета роботи. Обґрунтування раціональних параметрів керування тепловими насосами для забезпечення енергоефективної роботи гідроелектростанцій в режимі опалення. Розробка автоматизованої методики розрахунку раціональних параметрів комплексної системи гідроелектростанції (ГЕС), що працює в режимі опалення.
Методи дослідження. Математичний аналіз та моделювання.
Отриманні результати. Аналітично обґрунтовано застосування теплового насосу для забезпечення теплофікаційного режиму на гідроелектростанції для потреб опалення та гарячого водопостачання будівель, а також визначені раціональні параметри теплового насосу, що забезпечують ефективний теплофікаційний режим на гідроелектростанції. Пропускати через тепловий насос повний потік води, що проходить через гідроагрегат, є недоцільним і неефективним, тому що в цьому випадку споживання енергії в компресорі теплового насоса в рази перевищує споживання гідроагрегату в насосному режимі, що знецінює запропонований захід як енергозберігаючий.
Тому обґрунтовано граничні та раціональні значення конструктивних та робочих параметрів теплового насосу та теплового аккумулятора, що забезпечують опалювальний режим роботи ГЕС для задоволення потреб гарячого водопостачання. За запропонованою технологією досліджено роботу гідроагрегату типовою потужністю 120 МВт в режимі опалення за різних енерговитрат на електропривод теплового насоса-компресора. Відповідно до цих витрат змінилися величини та співвідношення часток виробництва електроенергії та тепла модернізованої ГЕС.
Запропонована нетрадиційна технологія переводу ГЕС у теплофікаційний режим дозволяє здійснювати широке ефективне маневрування у різних співвідношеннях часток електричної та теплової генерацій на відміну від ТЕЦ та інших енергетичних установок.Розглянута технологія дозволяє практично не витрачати невідновлювані енергетичні ресурси, забезпечуючи споживачів одночасно електричною та тепловою енергією.
Наукова новизна. Обґрунтовано технологію використання теплового насоса для переведення роботи гідроелектростанції в теплофікаційний режим (опалення та гаряче водопостачання житлових будинків). Розроблено автоматизовану методику визначення раціональних параметрів теплового насоса (ТН) для забезпечення теплофікаційного режиме ГЕС. Розроблена автоматизована методика дозволяє обчислювати значення експлуатаційних параметрів ТН для балансового та довільних режимів, що забезпечують теплофікаційне функціонування ГЕС для задоволення поточних потреб опалення та гарячого водопостачання.
Практична цінність.Застосування теплового насосу на ГЕС для потреб опалення та гарячого водопостачання дозволяє на третину зекономити витрати умовного палива у порівнянні з котельним агрегатом
Посилання
Olіshevskyi І. H. (2015). Obgruntuvannja racіonal'noї shemi teplonasosnoї sistemi opalennj. Mehanіka gіroskopіchnih system. NTUU «Kiїvs'kij polіtehnіchnij іnstitut», Kiїv, No 30, p. 26–35. https://doi.org/10.20535/0203-377130201573171
Olishevskyi I.H. (2023). Automated methodology of calculating parameters for non-traditional technolo-gy of heating mode of hydro-storage power plant sta-tion. Electrical Engineering and Power Engineering, NU «Zaporіz'ka polіtexnіka», Zaporіzhzhya, No 1, p. 36-42. https://doi.org/10.15588/1607-6761-2023-1-4
Olіshevskyi І. H. (2021). Automated method of calcu-lation of parameters for non-traditional heating technologies and conditioning of buildings. Electrical Engineering and Power Engineering, NU «Zapo-rіz'ka polіtexnіka», Zaporіzhzhya, No 3, р. 40-47. https://doi.org/10.15588/1607-6761-2021-3-4
Olіshevskyi І. H. (2017). Obgruntuvannja metodu utilіzacії teploti sistemi kondicіonuvannja dlja tep-lonasosnoї sistemi opalennja. Іnformacіjnі sistemi, mehanіka ta keruvannja. NTUU «Kiїvs'kij polіtehnіchnij іnstitut», Kyіv, No 17, р. 86 – 94. DOI: http://dx.doi.org/10.20535/2219-3804172017102874
Olіshevskyi І. H. (2015). Obgruntuvannja zastosu-vannja teplonasosnogo obladnannja dlja utilіzacії teplovih vtrat v silovih transformatorah velikoї potu-zhnostі. Vіsnik Dnіpropetrovs'kogo unіversitetu. Serіja: Raketno-kosmіchna tehnіka, Dnіpr. nac. un-t іm. O. Gonchara, Dnіpropetrovs'k, No 4, Vol. 23. 18(1), p. 131-136. URL: http://nbuv.gov.ua/UJRN/vdurkt_2015_23_18(1)__22 URL: http://rocketspace.dp.ua/index.php/rst/issue/view/4
Arsen'ev V.M., Melejchuk S.S. (2018). Teplovі nasosi: osnovi teorії і rozrahunku. SDU.
Ostapenko, O. P., Leshhenko, V. V., & Tіhonenko, R. O. (2014). Energetichna efektivnіst' parokom-presіjnih teplovih nasosіv z elektrichnim ta kogener-acіjnim privodami.
High-temperature heat pump simulator (heatpack) for application in computer laboratory sessions for en-gineering students / A. Mota Babiloni et al. Journal of Technology and Science Education. 2021. Vol. 11, no. 1. P. 16. URL: https://doi.org/10.3926/jotse.952
Fan, J., Sun, F. Z., & Gao, M. (2013). Experimental Research on a Heat Pump Water Heater Using Low Pressure Steam as Heat Source. Advanced Materials Research, 805-806, 637–644. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amr.805-806.637.
Zhou, Z. X. (2014). Statistical Analyses on Usage of Water Heater in Urban Residential Buildings. Ap-plied Mechanics and Materials, 521, 748–751. http://dx.doi.org/10.4028/www.scientific.net/amm.521.748.
Ding, D. F., Chai, J. H., Wang, L. F., & Chen, W. (2013). An Experimental Research on a Phase Change Heat-Storage-Type Heat Pump Water Heater. Applied Mechanics and Materials, 448-453, 3413–3416. http://dx.doi.org/10.4028/www.scientific.net/amm.448-453.3413.
Aguilar, F., Crespí-Llorens, D., Aledo, S., & Quiles, P. V. (2021). One-Dimensional Model of a Compact DHW Heat Pump with Experimental Validation. Energies, 14(11), 2991. http://dx.doi.org/10.3390/en14112991
Zhao, Z., Zhang, Y., Mi, H., Zhou, Y., & Zhang, Y. (2018). Experimental Research of a Water-Source Heat Pump Water Heater System. Energies, 11(5), 1205. https://doi.org/10.3390/en11051205
Pérez-Lombard, L., Ortiz, J., Coronel, J. F., & Maes-tre, I. R. (2011). A review of HVAC systems re-quirements in building energy regulations. Energy and Buildings, 43(2-3), 255–268. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2010.10.025
New Low-Temperature Central Heating System In-tegrated with Industrial Exhausted Heat Using Dis-tributed Electric Compression Heat Pumps for High-er Energy Efficiency / F. Sun et al. Energies. 2020. Vol. 13, no. 24. P. 6582. URL: https://doi.org/10.3390/en13246582
Park H., Kim M. S. Theoretical Limit on COP of a Heat Pump from a Sequential System. International Journal of Air-Conditioning and Refrigeration. 2015. Vol. 23, no. 04. P. 1550029. URL: https://doi.org/10.1142/s2010132515500297
Zheng G., Jing Y. Thermodynamics Performance Study on Water Source Heat Pump in Variant Oper-ating Condition. Energy & Environment. 2009. Vol. 20, no. 4. P. 517–532. URL: https://doi.org/10.1260/095830509788707284
An experimental study of solar thermal system with storage for domestic applications / M. Abid et al. Journal of Mechanical Engineering and Scienc-es. 2018. Vol. 12, no. 4. P. 4098–4116. URL: https://doi.org/10.15282/jmes.12.4.2018.09.0355
Jin, T. (2022). Improving Korean Energy Efficiency Resource Standards to Vitalize Energy Efficiency Investment. Journal of Energy Engineering, 31(2), 87–97. https://doi.org/10.5855/energy.2022.31.2.087
Zhang H., Lao J. Economic Analysis of Two Heat Pumps to Recover Heat from Circulating Wa-ter. E3S Web of Conferences. 2022. Vol. 358. P. 01009. URL: https://doi.org/10.1051/e3sconf/202235801009
Zheng G., Jing Y. Thermodynamics Performance Study on Water Source Heat Pump in Variant Oper-ating Condition. Energy & Environment. 2009. Vol. 20, no. 4. P. 517–532. URL: https://doi.org/10.1260/095830509788707284
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2024 I.H. Olishevskyi
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-ShareAlike 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.
