Анализ эффективности использования комбинации воздушного и грунтового тепловых насосов для отопления и вентиляции здания.
DOI:
https://doi.org/10.31489/2021No1/57-64Ключевые слова:
тепловой насос, вентиляционные выбросы, теплота грунта, энергетическая эффективность, удельная работа, атмосферный воздух, комбинирование источников теплоты.Аннотация
"В статье исследуется эффективность использования комбинации двух наиболее распространенных источников тепла для тепловых насосов - грунта и атмосферного воздуха. Особенностью такой системы является последовательное подключение по воде грунтового и воздушного тепловых насосов. Разработана математическая модель предложенной системы, основанная на системе уравнений теплового и материального балансов системы. Результатом анализа является система уравнений, решение которой позволило изучить две основные характеристики энергоэффективности, а именно относительную тепловую нагрузку грунтового теплообменника и удельные общие затраты внешней работы для привода системы в зависимости от глубины использования тепла вентиляционных выбросов. Показано, что положительный эффект от использования системы отопления и вентиляции с двумя тепловыми насосами, как по энергии, так и по инвестициям, может быть достигнут при глубине использования вентиляционных выбросов, соответствующей условию равенства коэффициентов преобразования для воздушных и наземных тепловых насосов. "
Библиографические ссылки
"1 IEA, Renewable Energy Policies in a Time of Transition. International Energy Agency. 2020. Available at: https://webstore.iea.org/download/direct/426.
Katsura T. Development of optimum design method for the heat recovery ground source heat pump system. Proceeding of the 12th IEA heat pump conference 2017. Rotterdam, 2017, No. 17, pp. 4 – 8.
Ürge-Vorsatz D., Cabeza L., Serrano S., Barreneche C., Petrichenko K. Heating and cooling energy trends and drivers in buildings. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2015, No. 41, pp. 31–52.
Willem H., Lin Y., Lekov A. Review of energy efficiency and system performance of residential heat pump water heaters. Energy and Buildings, 2017, No. 143, pp. 191–201.
IEA, World Energy Outlook. International Energy Agency, 2019. Available at: www.iea.org/reports /world-energy-outlook-2019.
Chang J., Liu H., Wang C., Liu M. The applications and economic analysis of Ground Source Heat Pump (GSHP) in certain national games sports centre. Procedia Engineering, 2017, No. 70, pp. 12–36.
Bezrodny M. K., Pritula N.O. Thermodynamic and energy efficiency of heat pump heat supply circuits: monography, Kyiv, Polytechnica, 2016, 272 p.
Menberg K., Heo Y., Choi W., et al. xergy analysis of a hybrid ground-source heat pump system. Applied Thermal Engineering, 2017, No. 46, pp. 949–958.
Christodoulides P., Aresti L., Florides G. Air-conditioning of a typical house in moderate climates with ground source heat pumps and cost comparison with air source heat pumps. Applied Thermal Engineering, 2019, No. 158, pp. 77–83.
Wang Z., Wang F., Liu J., et al. Field test and numerical investigation on the heat transfer characteristics and optimal design of the heat exchangers of a deep borehole ground source heat pump system. Energy Conversion and Management, 2017, No. 153, pp. 15–34.
Sarbu I., Sebarchievici C. General review of ground-source heat pump systems for heating and cooling of buildings. Energy and Buildings, 2014, No. 54, pp. 27 - 51
Bezrodny М.К., Prytula N.О., Oslovskyi S.A. Thermodynamic efficiency of the heat pump heating scheme using ground and waste water heat. Research Bulletin of the National Technical University of Ukraine ""Kyiv Polytechnic Institute"", 2018, No. 1, pp. 7–15.
Bezrodny М.К., Prytula N.О., Oslovskyi S.A. Analysis of the combined heat pump heating scheme using heat of atmospheric air and sewage water. Energy technology and resource conservation, 2018, No. 5, pp. 12–20.
Bezrodny М.К., Oslovskyi S.A. Energy efficiency of the heat pump recuperative heating and ventilation system using heat of ground and ventilation emissions. Power engineering: economics, technique, ecology, 2018, No. 3, pp. 95–103.
lshehri F., Beck S., Ingham D., et al. Techno-economic analysis of ground and air source heat pumps in hot dry climates. Journal of Building Engineering, 2019, No. 26, pp. 144 - 151.
Puhovy I., Postolenko A., Radchuk U. Analysis of heat supply schemes with two heat pumps and the use of ventilation emissions and air heated by the heat of water crystallization. Renewable Energy, 2014, No. 4, pp. 75–80.
Slastin A. Temperature dependence. 2020. Available at: www.ktto.com.ua/calculation/temperaturnyy_grafik [in Russian]
Kostikov А. О. Kharlampidi D. K. Influence of the thermal state of the soil on the efficiency of a heat pump installation with a ground heat exchanger. Power engineering: economics, technique, ecology, 2009, No. 1, pp. 32–40.
Basok B. I., Avramenko А.А., Ryzhkov S.S., Lunina А.А. The dynamics of heat transfer of liquid in a single rectilinear soil pipe element (heat exchanger). Industrial heat engineering, 2009, No. 1, pp. 62–67.
Qu M., Li T., Deng S., Fan Y, Li Z. Improving defrosting performance of cascade air source heat pump using thermal energy storage based reverse cycle defrosting method. Applied Thermal Engineering, 2017, No. 36, pp. 67–74.
Zeng C., Liu S., Shukla A. A review on the air-to-air heat and mass exchanger technologies for building applications. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2017, No. 75, pp. 137–144.
Bezrodny M.K., Misiura T.O. The heat pump system for ventilation and air conditioning inside the production area with an excessive internal moisture generation. Eurasian phys. tech. j., 2020, Vol. 17, No. 2(34), pp. 78 – 86.
"
