Оценка эффективности работы парокомпрессионных тепловых насосов типа "воздух-вода" в составе комбинированной системы теплоснабжения

С каждым годом все большее внимание уделяется использованию нетрадиционных и возобновляемых источников энергии для теплоснабжения. Перспективными источниками теплоснабжения являются парокомпрессионные тепловые насосы, для которых в качестве низкопотенциальных источников тепла используются грунт, атмосферный воздух, грунтовые воды, вентиляционные выбросы и др. В силу своей легкодоступности воздух является одним из наиболее распространенных источников теплоты для таких установок. Эффективность работы воздушных тепловых насосов существенно зависит от климатических условий, и на практике их применяют совместно с дополнительным источником энергии. В исследовании на примере системы теплоснабжения жилого дома для различных климатических условий России выполнена оценка эффективности работы такой комбинированной системы. Коэффициент трансформации теплового насоса рассматривается как основной показатель эффективности его работы. Нагрузка на систему отопления для каждого региона определялась методом теплового баланса. В ходе исследования были использованы значения коэффициентов трансформации тепловых насосов, полученные в результате испытаний. Установлено, что среднегодовой коэффициент трансформации теплового насоса для рассматриваемых климатических условий находится в диапазоне от 1,76 до 1,98 при работе системы теплоснабжения с температурным графиком 80/60 и эффективно функционирует при данном температурном графике до температуры наружного воздуха, не ниже – 16°С, при более низких температурах нагрузка покрывается за счет дополнительного источника. Кроме этого, рассчитаны годовые затраты энергии для работы системы теплоснабжения, определено распределение данной составляющей между тепловым насосом (48% – 97,6%) и дополнительным источником. Целесообразность использования тепловых насосов в негазифицированных районах определяется тарифом на электроэнергию.

1. Об утверждении приоритетных направлений научно-технологического развития и перечня важнейших наукоемких технологий: указ Президента РФ от 18 июня 2024 г. № 529 // Собрание законодательства РФ. – 2024.

2. Семикашев В. В., Гайворонская М. С. Анализ текущего состояния и перспективы газификации России на период до 2030 г. Проблемы прогнозирования 2022; 1(190): 91 – 100.

3. Условия энергоэффективного теплоснабжения на основе трансформированной теплоты грунта и воздушных потоков. В. Д. Петраш, О. И. Хоменко, Д. В. Басист, А. В. Голубенко. Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ 2023; 66 (3): 260 – 272.

4. Области применения тепловых насосов на природных хладагентах / С. В. Масликова, А. С. Кротов, Г. М. Косенко, М. С. Мазякин // Холодильная техника 2021; 1: 51 – 61.

5. Прохоров В. И., Разаков М. А. Особенности применения теплоутилизационного оборудования на канализационных насосных станциях. Вестник МЭИ 2022; 2: 45 – 55.

6. Орлова В. А. Анализ факторов активизации спроса на устойчивые продуктовые инновации (на примере рынка тепловых насосов) / Практический маркетинг 2023; 11(317): 19 – 24.

7. Бутузов В. А. Обзор российских геотермальных теплонасосных технологий. Энергетик 2022; 2: 40 – 44.

8. Иванченко В. Т., Басов Е. В. Анализ методик расчета теплового баланса жилых зданий / Электронный сетевой политематический журнал "Научные труды КубГТУ" 2019; 2: 94 – 97.

9. Реверсивные тепловые насосы воздух-вода, выполненные в виде инверторной сплит-системы [Электронный ресурс] URL: https://www.akvedukts.lv/userfiles/files/-DeDietrich/RK_HPI_RU.pdf (дата обращения: 1.09.2024).

10. СП 131.13330.2020 Строительная климатология. Актуализированная редакция СНиП 23-01-99*. – М.: ФАУ ФЦС 2020: 1 – 150.

11. Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях: учебник / А. Б. Гаряев, И. В. Яковлев, А. В. Клименко [и др.]. – 4-е изд., перераб. и доп. – Москва: НИУ МЭИ 2021: 1 – 504.

12. Тарифы на электроэнергию 2024 [Электронный ресурс] URL: https://energoseti.ru/rates (дата обращения: 1.09.2024).