| Popis: |
Проблематика. На сьогодні проєктування теплонасосних установок є більш складним процесом, ніж простий підбір теплового насоса необхідної теплової потужності для забезпечення потреб теплопостачання. Під час проєктування теплонасосних систем враховується низка чинників, спрямованих на знаходження шляхів підвищення ефективності використання теплових насосів та зменшення використання енергії в цілому. Мета дослідження. Найбільш перспективним з точки зору енергоефективності напрямом застосування теплонасосних установок є їх використання в системах вентиляції та повітряного опалення різних об’єктів і особливо об’єктів із великими об’ємами приміщень. Впровадження теплонасосних технологій у такі системи значно підвищує їх енергоефективність за рахунок використання теплоти частини скидного повітря для підігріву суміші припливного повітря. Метою дослідження є аналіз енергоефективності подібної теплонасосної установки. Методика реалізації. У статті викладено методику аналізу енергоефективності підтримання комфортних умов у виробничому приміщенні з надлишковим вологовиділенням у холодний період року за рахунок теплонасосної установки вентиляції та повітряного опалення зі змінною частковою рециркуляцією відпрацьованого повітря залежно від параметрів зовнішнього повітря. Розроблено теоретичну модель цієї системи та виконано числовий аналіз її термодинамічної ефективності. Результати дослідження. Показано, що необхідний для опалення додатковий підігрів припливного повітря може бути визначений через простий коефіцієнт пропорційності до перепаду температур всередині та ззовні приміщення, значення якого обумовлюється характеристиками приміщення і кратністю повітрообміну. Отримано розрахункові величини питомих затрат зовнішньої енергії в такій системі, які характеризують енергетичну ефективність її роботи залежно від параметрів навколишнього середовища. Висновки. Запропонована система підтримання температурно-вологісних умов усередині приміщення характеризується високою енергетичною ефективністю в широкому діапазоні як параметрів зовнішнього повітря, так і параметрів об’єкта теплопостачання (коефіцієнт K), що пов’язано з вигідними температурними умовами роботи теплового насоса, які забезпечують високі значення коефіцієнта трансформації, а також з утилізацією теплоти відпрацьованого вентиляційного повітря за рахунок часткової рециркуляції. Background. Now the design of heat pump units is a more complex process than the simple selection of a heat pump of the necessary heat capacity to meet the needs of heat supply. When designing heat pump systems, a few factors are considered aimed at finding ways to increase the efficiency of heat pump use and reduce energy use in general. Objective. The most promising use of heat pump systems, from the energy efficiency perspective, is their use in ventilation and air heating systems of various objects and especially objects with large volumes of premises. The introduction of heat pump technologies in such systems significantly increases their energy efficiency by using the heat of the exhaust air to heat the supply air mixture. The aim of this study is to analyze the energy efficiency of such a heat pump system. Methods. The article sets out a methodology for analyzing energy efficiency in maintaining comfortable conditions in an industrial building with excessive moisture in the cold season due to the heat pump system of ventilation and air heating with variable exhaust air recirculation depending on the parameters of the outdoor air. A theoretical model of this system is developed, and a numerical analysis of its thermodynamic efficiency is performed. Results. It is shown that the additional heating of the supply air necessary for heating can be determined through a simple coefficient of proportionality to the temperature difference inside and outside the premises, the value of which is determined by the characteristics of the premises and the air exchange rate. The calculated values of the specific costs of external energy in this system are obtained, which characterize the energy efficiency of its operation, depending on the environmental parameters. Conclusions. This system for maintaining the temperature and humidity conditions indoors is characterized by high energy efficiency in a wide range of both the parameters of the outdoor air and the parameters of the heat supply object (K coefficient), which is associated with favorable temperature conditions of the heat pump that provide high values of the COP, as well as with the utilization of the heat of the exhaust ventilation air due to partial recirculation. Проблематика. На сегодняшний день проектирование теплонасосных установок является более сложным процессом, чем простой подбор теплового насоса необходимой тепловой мощности для обеспечения нужд теплоснабжения. При проектировании теплонасосных систем учитывается ряд факторов, направленных на нахождение путей повышения эффективности использования тепловых насосов и уменьшение использования энергии в целом. Цель исследования. Наиболее перспективным с точки зрения энергоэффективности направлением применения теплонасосных установок является их использование в системах вентиляции и воздушного отопления различных объектов и особенно объектов с большими объемами помещений. Внедрение теплонасосных технологий в такие системы значительно повышает их энергоэффективность за счет использования теплоты части вытяжного воздуха для подогрева смеси приточного воздуха. Целью исследования является анализ энергоэффективности подобной теплонасосной установки. Методика реализации. В статье изложена методика анализа энергоэффективности поддержания комфортных условий в производственном помещении с избыточным влаговыделением в холодный период года за счет теплонасосной установки вентиляции и воздушного отопления с переменной частичной рециркуляцией отработанного воздуха в зависимости от параметров наружного воздуха. Разработана теоретическая модель этой системы, и выполнен численный анализ ее термодинамической эффективности. Результаты исследования. Показано, что необходимый для отопления дополнительный подогрев приточного воздуха может быть определен через простой коэффициент пропорциональности к перепаду температур внутри и снаружи помещения, значение которого определяется характеристиками помещения и кратностью воздухообмена. Получены расчетные величины удельных затрат внешней энергии в данной системе, характеризующие энергетическую эффективность ее работы в зависимости от параметров окружающей среды. Выводы. Данная система поддержания температурно-влажностных условий внутри помещения характеризуется высокой энергетической эффективностью в широком диапазоне как параметров наружного воздуха, так и параметров объекта теплоснабжения (коэффициент K), что связано с выгодными температурными условиями работы теплового насоса, которые обеспечивают высокие значения коэффициента трансформации, а также с утилизацией теплоты отработанного вентиляционного воздуха за счет частичной рециркуляции. |
