Авторы

Энергомоделирование и экспериментальная верификация режимов работы теплового насоса при утилизации теплоты вытяжного воздуха. Часть 1. Схемные решения и расчетная модель

DOI: 10.17586/1606-4313-2023-22-4-3-10
УДК 697.97-5

Энергомоделирование и экспериментальная верификация режимов работы теплового насоса при утилизации теплоты вытяжного воздуха. Часть 1. Схемные решения и расчетная модель

Никитина В. А., Сулин А.Б., Муравейников С.С. , Никитин А. А., Макатов К. .

Ссылка для цитирования: Никитина В.А., Сулин А.Б., Муравейников С.С., Никитин А.А., Макатов К. Энергомоделирование и экспериментальная верификация режимов работы теплового насоса при утилизации теплоты вытяжного воздуха. Часть 1. Схемные решения и расчетная модель. // Вестник Международной академии холода. 2023. № 4. С.3-10. DOI: 10.17586/1606-4313-2023-22-4-3-10

Аннотация
Строительный и жилой сектор являются одним из самых энергозатратных секторов из всех существующих. Разработка новых вариаций эксплуатации систем отопления могут существенно снизить энергопотребление. Это особенно актуально в регионах, где больше половины года требуется нагрев воздуха в помещениях. Использование теплового потенциала вытяжного воздуха систем вентиляции и кондиционирования позволяет снизить энергопотребление при отоплении помещений и, соответственно, сократить экологическую нагрузку на окружающую среду. Исследование динамической взаимосвязи между теплотой вытяжного воздуха и выходной эффективностью при использовании системы рекуперации было проведено с применением программных продуктов OpenStudio, EES и Excel. Режимы работы теплового насоса в составе системы вентиляции смоделированы для двух схемных решений: с утилизацией теплоты вытяжного воздуха и с использованием наружного воздуха в качестве низкопотенциального источника. Модель верифицирована по результатам натурных измерений параметров воздуха и хладагента на экспериментальной установке. На базе верифицированной модели планируется выполнить исследование энергетических, экономических и экологических показателей системы за время отопительного периода в климатических условиях Санкт-Петербурга.

Ключевые слова: тепловой насос, утилизация теплоты, вытяжной воздух, система вентиляции, верификация модели.

Список литературы

1. Brackney L. et al.Building energy modeling with OpenStudio. New York: Springer International Publishing, 2018.

2. International Energy Agency: official site. France. 2022. URL: https://www.iea.org/reports/heating (accessed date 20.04.2023).

3. Wmo G. et al.Proceedings of the World Climate Conference: a conference of experts on climate and mankind Geneva, 12-23 Feb. 1979.

4. De Moel M. et al.Technological advances and applications of geothermal energy pile foundations and their feasibility in Australia // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2010. vol. 14. no. 9. p. 2683-2696.

5. Rashad M. et al.The utilisation of useful ambient energy in residential dwellings to improve thermal comfort and reduce energy consumption // International Journal of Thermofluids. 2021. vol. 9. p. 100059.

6. IEA. Global heat pump sales continue double-digit growth, 2023. URL: https://www.iea.org/commentaries/global-heat-pump-sales-continue-double-digit-growth(accessed date 15.07.2023).

7. Famiglietti J. et al.A comparative environmental life cycle assessment between a condensing boiler and a gas driven absorption heat pump // Science of the Total Environment. 2021. vol. 762. p. 144392.

8. Famiglietti J. et al.Heat pumps for space heating and domestic hot water production in residential buildings, an environmental comparison in a present and future scenario // Energy Conversion and Management. 2023. vol. 276. p. 116527.

9. Sadeghi H., Ijaz A., Singh R.M.Current status of heat pumps in Norway and analysis of their performance and payback time // Sustainable Energy Technologies and Assessments. 2022. vol. 54. p. 102829.

10. Ryabova T.V. et al.Equivalent parameters of thermal comfort of the room // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. IOP Publishing, 2019. vol. 656. no 1. p. 012045.

11. Korpela T. et al. Waste heat recovery potential in residential apartment buildings in Finland's Kymenlaakso region by using mechanical exhaust air ventilation and heat pumps // International Journal of Thermofluids. 2022. vol. 13. p. 100127.

12. Sarvelainen H. et al.Energy efficiency optimization of actively used and underused buildings based on demand-controlled ventilation according to indoor climate // Nutzung Regenerativer Energiequellen und Wasserstofftechnik. 2019.

13. Tatarenko Iu.V., Mitropov V.V., Nikitin A.A.Mathematical model of compressor-condenser unit // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. IOP Publishing, 2020. vol. 826. no 1. p. 012005.

14. Thalfeldt M., Kurnitski J., Latõšov E. Exhaust air heat pump connection schemes and balanced heat recovery ventilation effect on district heat energy use and return temperature // Applied Thermal Engineering. 2018. vol. 128. p. 402-414.

15. Yunna W., Ruhang X.Green building development in China-based on heat pump demonstration projects // Renewable energy. 2013. vol. 53. p. 211-219.

Читать статью полностью