МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ НЕСТАЦІОНАРНИХ ТЕПЛОВИХ ПРОЦЕСІВ В ГРУНТОВІЙ ТЕПЛОНАСОСНІЙ СИСТЕМІ
DOI:
https://doi.org/10.20998/2220-4784.2023.02.02Ключові слова:
ефективність, тепловий насос, нестаціонарні теплові процеси, поле температур, ґрунтові трубки, технічний потенціал енергії ґрунтуАнотація
В роботі виконано аналітичне дослідження ефективності роботи теплових насосів з використанням енергії ґрунту для систем теплопостачання з урахуванням кліматичних умов регіону експлуатації, що відповідає завданням енергозбереження і дозволяє зменшити викиди шкідливих речовин у навколишнє середовище. Основна увага приділяється підвищенню ефективності утилізації технічного потенціалу ґрунтового джерела енергії теплонасосною системою з використанням вертикальних ґрунтових теплообмінників. Запропоновано методику, яка базується на використанні апарату математичного моделювання як науково обґрунтованого інструментарію розрахунку нестаціонарних теплових процесів, здатного забезпечити стабільність і надійність роботи ґрунтової теплонасосної системи у короткостроковій і довгостроковій перспективі. Розроблений інструментарій розрахунку та аналізу процесів теплообміну дозволяє визначати потужність теплового потоку, що відводиться від ґрунту, з урахуванням зміни кліматичних факторів, розподілу температур у ґрунті навколо ґрунтової трубки і по її довжині протягом часу, схемно-конструктивних особливостей ґрунтових трубок для подальшої оптимізації параметрів теплонасосної системи. Встановлено, що потужність теплового потоку, який поступає до випарника теплового насосу від вертикальних ґрунтових трубок, залежить від ряду впливових факторів: режиму течії робочого тіла, що циркулює в
ґрунтовому контурі; фізичних властивостей робочого тіла; кількості ґрунтових теплообмінників; розподілу температур в ґрунті навколо
ґрунтової трубки во всій її довжині, що суттєво змінюється при довготривалій експлуатації системи, впливаючи на перебіг процесів теплообміну в елементах системи. Запропонована методика дозволяє виконувати числове моделювання теплових процесів в елементах
теплового насосу, визначати енергетичну ефективність ґрунтової теплонасосної системи, яка здатна надійно забезпечувати споживачів
теплотою протягом довготривалого періоду роботи.
Посилання
Rybach, L. Global Status, Development and Prospects of Shallow and Deep Geothermal Energy. Int. J. Terr. Heat Flow Appl.Geotherm. 2022, 5, 20–25.
Denysova A.E., Klymchuk O.A., Ivanova L.V., Zhaivoron O.S. Energy Efficiency of Heat Pumps Heating Systems at Subsoil Waters for South-East Regions of Europe
//Рroblemele energeticii regionale, 2020, 4 (48), рр. 78–89. https://journal.ie.asm.md/ru/contents/electronni-jurnal-448-2020
Rybach, L. Shallow Systems – Geothermal Heat Pumps. In Comprehensive Renewable Energy, 2nd ed.; Letcher, T.M., Ed.; Elsevier: Oxford, UK, 2022; pp. 197–219.
Lund, J.; Toth, A. Direct Utilization of Geothermal Energy 2020 Worldwide Review. In Proceedings of the World Geothermal Congress 2020, Reykjavik, Iceland, 24–27
October 2021.
Perestuk М.О., Marinets В.В. Teoria ravnian matematychnoi fizyky.– Kyiv: Lybid, 2006.–421 p.
Marinets В.В, Rego В.Л., Marinets K.В. Teoria kraiovykh zadach dlia zvychainykh dyferincialnykh rivnian: Navchalnyi posibnyk. – Ugrod: UGNU «Goverla», 2013.– 196 p. https://www.uzhnu.edu.ua/uk/infocentre/get/27991
Konstantinov S.М. Teploobmin [Text]: Textbook dlia studentiv VTNZ. – К.: VPI BPK «Politekhnika», Inres, 2005. – 304 p. http://pdf.lib.vntu.edu.ua
Kulinchenko V.R. Teploperedacha z elementami masoobminu (teoria i praktyka procesu) [Text]: textbook dlia studentiv VNZ / V.R. Kulinchenko, О.Yu.
Shevchenko, B.A. Piddubnyi; za red. prof. Kulinchenko V.R.; Nat. univ kharch. technologii. – Kyiv: Feniks, 2014.– 918 p. https://web.posibnyky.vntu.edu.ua/fbteg/kulinchenko_teploper/3.htm
Bashlii S.V., Moseiko Yu.V. Osnovy rozrakhunkiv teplomasoobminykh procesiv: Navchalnyi posibnyk. – Zapogiggia: ZDIA, 2012. – 192 p. https://studfile.net/preview/4193930/
