Анализ эффективности использования теплонасосных установок для утилизации теплоты вентиляционных выбросов

Выполнен системный анализ современного состояния качества функционирования систем вентиляции промышленных и общественных зданий по объемам и режимам потребления топливно-энергетических ресурсов (ТЭР). Произведен анализ энергетической эффективности использования парокомпрессионной теплонасосной установки при утилизации теплоты вентиляционных выбросов для подогрева приточного воздуха. Произведено сравнение прямоточных систем вентиляции с теплонасосной установкой и без нее. Предложена математическая модель и алгоритм расчета рассматриваемых систем вентиляции. Модель может рассчитывать режимы работы одного из вариантов схем как с фиксированными значениями величин, влияющих на результат, так и с переменными, что позволяет быстро и с минимальными трудозатратами производить многовариантные расчеты, численные исследования. На примере конкретного производственного помещения приводятся результаты сравнительного анализа. В качестве исходных данных использованы данные теплового, влажностного и воздушного баланса, полученные с использованием нормативных документов и справочных данных, а также результатов исследований других авторов. В зависимости от выбранной схемы различаются наполнение расчетов и получены результаты.
Разработанная модель позволяет в зависимости от рассматриваемой схемы и потребности получать большое число выходных параметров, например, площади поверхности теплообменников, коэффициенты теплопередачи, все теплофизические свойства рабочих веществ во всех узловых точках протекающего процесса и пр.
 Обоснованы принципы комплексного подхода к оценке эффективности систем вентиляции, основанного на системном анализе с учетом параметров потребителей теплоты и холода, параметров окружающей среды, влияния аэродинамических характеристик воздушного тракта на энергетические затраты и тарифного показателя в различных климатических зонах России.

1. Степаненко М. Н., Шелгинский А. Я., Яворовский Ю. В. Энергозатраты при использовании теплоты вентиляционных выбросов. Промышленная энергетика 2016; 3: 8–14.

2. СП 60.13330.2010 Отопление, вентиляция и кондиционирование. (Минрегион России) от 30.06.2012 г. N 279 и введен в действие с 1 января 2013 г.

3. Сервер «Погода России» Электронный ресурс. Режим доступа: http://meteo.infospаce.ru

4. Степаненко М. Н., Шелгинский А. Я., Исследование энергозатрат при увлажнении воздуха в системах вентиляции. Промышленная энергетика 2018; 3: 9–15.

5. Степаненко М. Н., Шелгинский А. Я. Использование теплоты вентиляционных выбросов на основе теплообменников-утилизаторов. НАУЧНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ XXI ВЕКА. Сетевое издание 2021; 11(3): 67–73. ISSN: 2713-1408.

6. Горнов В. Ф., Ефремов М. Н., Лесков В. А., Шилкин Н. В. Теплонасосные системы для коттеджей. Энергосбережение 2019; 1: 30.

7. Абильдинова С. К., Мусабеков Р. А., Расмухаметова А. С., Чичерин С. В. Оценка энергетической эффективности цикла теплового насоса со ступенчатым сжатием. Энергетика Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ 2019; 62(3): 293–302.

8. Гашо Е. Г., Козлов С. А. Тепловые насосы в современной промышленности и коммунальной инфраструктуре. Издательство Перо 2017;: 204.

9. Бутузов В. А., Амерханов Р. А., Григораш О. В. Геотермальное теплоснабжение в России. Теплоэнергетика 2020; 3: 3–14.

10. Федосов С. В., Федосеев В. Н., Зайцева И. А. Рециркуляционный воздушный тепловой насос с рекуперацией: опыт применения. АВОК: Вентиляция, отопление, кондиционирование воздуха, теплоснабжение и строительная теплофизика 2020; 8: 54 – 57.

11. Малышев А. А., Татаренко Ю. В., Киреев В. С. Эксергетический анализ теплонасосных установок для различных климатических условий. Вестник Международной академии холода 2019; 1: 22–28.