DOI: https://doi.org/10.32515/2664-262X.2022.5(36).1.47-54

Термодинамічна енергоефективність парокомпресійного теплового насоса на грунтових водах

М.В. Босий, В.М. Кропівний, О.В. Кузик, А.В. Кропівна, Л.А. Молокост

Об авторах

М.В. Босий, старший викладач, Центральноукраїнський національний технічний університет, м. Кропивницький, Україна, e-mail: bosiymv@ukr.net, ORCID ID: 0000-0002-3090-0427

В.М. Кропівний, професор, кандидат технічних наук, Центральноукраїнський національний технічний університет, м. Кропивницький, Україна, e-mail: vlkropivny@gmail.com, ORCID ID: 0000-0002-5313-0226

О.В. Кузик, доцент, кандидат технічних наук, Центральноукраїнський національний технічний університет, м. Кропивницький, Україна, e-mail: kuzykov1985@gmail.com, ORCID ID: 0000-0002-3047-3760

А.В. Кропівна, доцент, кандидат технічних наук, Центральноукраїнський національний технічний університет, м. Кропивницький, Україна, e-mail: vlkropivny@gmail.com, ORCID ID: 0000-0001-7296-8713

Л.А. Молокост, старший викладач, Центральноукраїнський національний технічний університет, м. Кропивницький, Україна, e-mail: kntucpfzk@gmail.com, ORCID ID: 0000-0002-8418-0672

Анотація

В статті розглянуто термодинамічну енергоефективність парокомпресійного теплового насоса (ПКТН) при використанні природних джерел теплової енергії довкілля, зокрема грунтових вод. Представлені схема ПКТН «вода-вода» для системи теплопостачання, температурні рівні в загальній системі ПКТН «вода-вода» та наведено приклад роботи циклу ПКТН «вода-вода» в р-h діаграмі для пропана (R290). Приведено результати термодинамічного дослідження енергоефективності застосування ПКТН при використанні грунтових вод як джерела низькопотенційної теплової енергії. Розглянуто застосування чистих вуглеводнів як робочих речовин для ПКТН, а також метод оцінки енергоефективності за ексергетичним аналізом термодинамічних процесів перетворення енергії, що відбуваються в ПКТН, робочим тілом якого є холодильний агент R290. Енергетичну ефективність ПКТН оцінювали коефіцієнтом перетворення ТН COP, він за розрахунками дорівнює 4,5. Термодинамічну ефективність ПКТН в системах теплопостачання розглядали за допомогою ексергетичного ККД в залежності від середньотермодинамічних температур теплоносіїв в конденсаторі і випарнику, який характеризує досконалість перетворення енергії і становить 44 %.

Ключові слова

тепловий насос, низькопотенційне джерело енергії, енергоефективність, коефіцієнт перетворення ТН (COP), ексергетичний ККД ТН, система теплопостачання

Повний текст:

PDF

Посилання

1. Draganov, B.H., Dolinsky, A.A., Mishchenko, A.V. & Written, E.M. (2005). Heat engineering. Draganova B.H. (Ed.). Kyiv: INCOS [in Ukrainian].

2. Tkachenko, S.Y. & Ostapenko, O.P. (2009). Parokompresijni teplonasosni ustanovky v systemakh teplopostachannia [Steam compression heat pump installations in heat supply systems]. Vinnytsia: VNTU [in Ukrainian].

3. Ostapenko, O.P. (2015). Kholodyl'na tekhnika ta tekhnolohiia. Teplovi nasosy [Refrigeration equipment and technology. Heat pumps]. Vinnytsia: VNTU [in Ukrainian].

4. Arsenyev, V.M. & Meleichuk, S.S. (2018). Teplovi nasosy: osnovy teorii i rozrakhunku [Heat pumps: the basics of the theory and design]. Sumy, SDU [in Ukrainian].

5. Arsenyev, V.M. (2009). Teplonasosnaja tehnologija energozberezhennja [Heat pump technology of energy saving]. Sumy: SDU Publishing House [in Ukrainian].

6. Trubaev, P.A. & Grishko, B.M. (2010). Teplovye nasosy [Heat pumps]. Belgorod: BSTU Publishing House [in Russian].

7. Bosiy, M.V. & Kuzyk, О.V. (2020). Efektyvnist' tsyklu teplovoho nasosa dlia teplopostachannia [Heat pump cycle efficiency for heat supply]. Tsentral'noukrains'kyj naukovyj visnyk. Tekhnichni nauky – Central Ukrainian Scientific Bulletin. Technical sciences,Vol. 3 (34), 136-142 [in Ukrainian].

8. Malyarenko, V.A. (2008). Enerhetychni ustanovky. Zahal'nyj kurs [Power plants. General course]. Tutorial. H: SAGA Publishing House [in Ukrainian].

9. Shevel, V.I. (2004). Rabota kompressorov serijnogo ispolnenija na smeci propan-butan v teplonasosnom rezhime raboty [Operation of serial compressors on a propane-butane mixture in a heat pump operation mode] . Compressor technology and pneumatics in the XXI century: materialy XIII Mezhdunarodnoj nauchno-tehnicheskoj 62 konferencii po kompressorostroeniju – XIII International Scientific and Technical Conference on Compressor Engineering (P. 239-244). Sumy: Sumy State University, [in Ukrainian].

10. Khmelnyuk, M.G. & Martynyuk, M.O. (2008). Povyshenie jeffektivnosti ustanovki nizkotemperaturnoj kondensacii prirodnogo gaza [Increasing the efficiency of low-temperature condensation of natural gas]. Tehnicheskie gazy – Technical gases.. Odessa: ODAH. Technical Gases, 4, 30-35 in Ukrainian].

11. Site. aerum.com.ua. Retrieved from http://aerum.com.ua/gree-vypuskaet-kondicionery-na-propan/ [in Ukrainian].

12. Martynovsky, V.S. (1979). Cycles, schemes and characteristics of thermal transformers. Brodyansky V.M. (Ed.). Мoskow: Energy [in Russian].

13. Sokolov, E.Y. & Brodyansky, V.M. (1981). Jenergeticheskie osnovy transformacii tepla i processov ohlazhdenija [Energy bases of heat transformation and cooling processes]. Moskow: Energoizdat [in Russian].

14. Brodyansky, V.M. (1973). Jeksergeticheskij metod termodinamicheskogo analiza [Exergetic method of thermodynamic analysis]. Moskow: Energy, [in Russian].

15. Arsenyev, V.M. & Grechanenko, V.A. (2002). Jeksergeticheskaja ocenka jeffektivnosti teplonasosnoj tehnologi jenergosberezhenij [Exergetic evaluation of the efficiency of heat pump technology of energy savings].. Vіsnik Sums'kogo derzhavnogo unіversitetu – Bulletin of Sumy State University, 9 (42), 81-85[in Ukrainian].

16. Kudelya, P.P., Solomakha, A.S. & Ocheretyanko, M.D. (2016). Otsinka efektyvnosti opaliuval'nykh teplovykh nasosiv z vykorystanniam metodu tsykliv [Evaluation of the efficiency of heating heat pumps using the method of cycles]. Vidnovliuval'na enerhetyka – Renewable energy, №4, 74-85 [in Ukrainian].

Пристатейна бібліографія ГОСТ

  • Драганов Б.Х., Долінський А.А., Міщенко А.В., Письменний Є.М. (за ред. Драганова Б.Х.) Теплотехніка: підр. Київ «ІНКОС», 2005. 504 с.
  • Ткаченко С.Й., Остапенко О.П. Парокомпресійні теплонасосні установки в системах теплопостачання: монографія. Вінниця: ВНТУ, 2009. 176 с.
  • Остапенко О.П. Холодильна техніка та технологія. Теплові насоси: навч. посіб. Вінниця: ВНТУ, 2015. 123 с.
  • Арсеньєв В.М., Мелейчук С.С. Теплові насоси: основи теорії і розрахунку: навч. посіб. Суми.СДУ, 2018. 364с.
  • Арсеньев В.М. Теплонасосная технология енергозбереження. Суми: Вид-во СДУ, 2009. 251 с.
  • Трубаев П.А. Гришко Б.М. Тепловые насосы: учеб. пособие. Белгород: Изд-во БГТУ, 2010. 134 с.
  • Босий М.В., Кузик О.В. Ефективність циклу теплового насоса для теплопостачання . Центральноукраїнський науковий вісник. Технічні науки. 2020. Вип. 3(34). С.136-142.
  • Маляренко В.А. Енергетичні установки. Загальний курс: навч. посіб. Х.: “Видавництво САГА”, 2008. 320с.
  • Шевель В. И. Работа компрессоров серийного исполнения на смеcи пропан-бутан в теплонасосном режиме работы . Компрессорная техника и пневматика в ХХI веке:материалы ХІІІ Международной научно-технической 62 конференции по компрессоростроению. Сумы: СумГУ, 2004. С. 239-244.
  • Хмельнюк М. Г., Мартынюк М. О. Повышение эффективности установки низкотемпературной конденсации природного газа. Технические газы. 2008. № 4. С. 30-35.
  • Сайт. URL: http://aerum.com.ua/gree-vypuskaet-kondicionery-na-propane/
  • Мартыновский В.С. Цыклы, схемы и характеристики термотрансформаторов / под ред. Бородянского В.М. М . : Энергия, 1979. 288 с.
  • Соколов Е.Я., Бродянский В.М.. Энергетические основы трансформации тепла и процессов охлаждения. М . : Энергоиздат, 1981. 320 с.
  • Бродянский В.М. Эксергетический метод термодинамического анализа. М . : Энергия, 1973. 296 с.
  • Арсеньев В.М., Гречаненко В.А. Эксергетическая оценка эффективности теплонасосной технологи энергосбережений. Вісник Сумського державного університету. 2002. №9(42). С.81-85.
  • Куделя П.П., Соломаха А.С., Очеретянко М.Д. Оцінка ефективності опалювальних теплових насосів з використанням методу циклів . Відновлювальна енергетика. 2016. №4. С.74-85.

    • Copyright (c) 2022 М.В. Босий, В.М. Кропівний, О.В. Кузик, А.В. Кропівна, Л.А. Молокост