Heat Pump System for Air Heating and Ventilation with Recuperator and Recirculation of Exhaust Air

Jazyk: ukrajinština
Rok vydání: 2019
Předmět:
Zdroj: Наукові вісті КПІ : міжнародний науково-технічний журнал, 2019, № 3(125)
Popis: Проблематика. На сьогодні, з огляду на розширення використання невідновлюваних джерел енергії, що призводить до зменшення їх обсягів у світі, дедалі більше країн переходять на відновлювані джерела енергії. Основною проблемою сучасності є економія природних ресурсів Землі та використання екологічно безпечної альтернативи. Технологічний прогрес зумовлює зростання потреби в енергії, тепловій чи електричній, що веде до створення нових технологій чи удосконалення існуючих. Мета дослідження. Пошук умов максимального підвищення енергетичної ефективності роботи теплонасосних систем повітряного опалення та вентиляції будівель завдяки комбінації теплового насоса та засобів раціонального використання теплоти відпрацьованого вентиляційного повітря. Методика реалізації. Проведено термодинамічний та числовий аналіз енергетичної ефективності теплонасосної системи повітря ного опалення та вентиляції з рекуператором теплоти і рециркуляцією відпрацьованого повітря. Виконано аналіз існуючих теплонасосних систем та удосконалено компоновку допоміжного обладнання теплонасосної системи. Результати дослідження. Отримано комплекс рівнянь, що характеризують термодинамічний стан теплонасосної системи та питомі затрати зовнішньої енергії на опалення і вентиляцію. Наведено графіки зміни параметрі в системи залежно від температури зовнішнього повітря і параметрів теплоутилізаційних пристроїв відпрацьованого повітря. Визначено оптимальний режим роботи теплонасосної системи та вплив температури зовнішнього повітря на роботу теплового насоса. Висновки. Показано, що комбінована теплонасосна схема опалення та вентиляції з рекуператором-утилізатором теплоти і частковою рециркуляцією відпрацьованого вентиляційного повітря має максимальний енергетичний ефект при розміщенні камери змішування потоків відпрацьованого та свіжого повітря перед конденсатором теплового насоса. Background. Today, based on the increasing use of non-renewable energy sources, which leads to their reduction in the world, more and more countries are switching to renewable energy sources. The main problem of the present is saving of natural resources of the Earth, and the use of an environmentally safe alternative. Technological progress leads to an increase in the need for energy, thermal or electric, which leads to the creation of new technologies or the improvement of existing ones. Objective. Finding the conditions for maximizing the energy efficiency of heat pump systems for air heating and ventilation of buildings by combining a heat pump and means of rational use of heat of exhaust ventilation air. Methods. In the article, a thermodynamic and numerical analysis of the energy efficiency of the heat pump system of air heating and ventilation with the heat recuperator and the recirculation of exhaust air was carried out. The analysis of existing heat pump systems was carried out and the complex of the auxiliary equipment of the heat pump system was improved. Results. A complex of equations describing the thermodynamic state of the heat pump system and the specific energy consumption of heating and ventilation are obtained. The graphs of changing the parameters of the system are shown, depending on the temperature of the outside air and the parameters of the heat utilization devices of the exhaust air. The optimal mode of operation of the heat pump system is determined and the influence of the temperature of the outside air on the operation of the heat pump is determined. Conclusions. It has been shown that the combined heat pump heating and ventilation system with heat recuperator and partial recirculation of exhaust ventilation air has the maximum energy effect when placing the mixing chamber of exhaust and fresh air flows in front of the condenser of the heat pump. Проблематика. На сегодняшний день, исходя из расширения использования невозобновляемых источников энергии, что приводит к уменьшению их количества в мире, все больше стран переходят на возобновляемые источники энергии. Основной проблемой современности является экономия природных ресурсов Земли и использование экологически безопасной альтернативы. Технологический прогресс вызывает рост потребности в энергии, тепловой или электрической, что приводит к созданию новых технологий или усовершенствованию существующих. Цель исследования. Поиск условий максимального повышения энергетической эффективности работы теплонасосных систем воздушного отопления и вентиляции зданий путем комбинации теплового насоса и средств рационального использования теплоты отработанного вентиляционного воздуха. Методика реализации. Проведен термодинамический и численный анализ энергетической эффективности теплонасосной системы воздушного отопления и вентиляции с рекуператором теплоты и рециркуляцией отработанного воздуха. Проведен анализ существующих теплонасосных систем, и усовершенствована компоновка вспомогательного оборудования теплонасосной системы. Результаты исследования. Получен комплекс уравнений, характеризующих термодинамическое состояние теплонасосной системы и удельные затраты внешней энергии на отопление и вентиляцию. Приведены графики изменения параметров системы в зависимости от температуры наружного воздуха и параметров теплоутилизационных устройств отработанного воздуха. Определен оптимальный режим работы теплонасосной системы, и определено влияние температуры наружного воздуха на работу теплового насоса. Выводы. Показано, что комбинированная теплонасосная схема отопления и вентиляции с рекуператором-утилизатором теплоты и частичной рециркуляцией отработанного вентиляционного воздуха имеет максимальный энергетический эффект при размещении камеры смешивания потоков отработанного и свежего воздуха перед конденсатором теплового насоса.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: