Эффективность теплонасосно-рекуператорной схемы отопления и вентиляции с использованием теплоты вентиляционного и атмосферного воздуха

Abstract

Проблематика. Современный технологический прогресс человечества обусловливает рост потребности в энергии, тепловой или электрической. Большая часть этой энергии получается путем сжигания полезных ископаемых, запасы которых стремительно уменьшаются. Экономия энергоресурсов во всех отраслях экономики является глобальной проблемой современности. Цель исследования. Поиск эффективных путей уменьшения энергоемкости теплоэнергетического оборудования является актуальным вопросом. Одним из таких путей является использование альтернативных низкопотенциальных источников энергии с применением воздушных тепловых насосов, которые получили широкое использование из-за низких капиталовложений по сравнению с другими источниками энергии, неограниченности и доступности источника теплоты. Однако их значительным недостатком является потеря мощности и эффективности со снижением температуры воздуха. Целью исследования является поиск решения данного недостатка. Методика реализации. В статье изложена методика анализа эффективности теплонасосно-рекуператорной схемы отопления и вентиляции с использованием теплоты вентиляционного и атмосферного воздуха. Разработана теоретическая модель этой системы, и выполнен численный анализ ее термодинамической эффективности. Результаты исследования. Установлено, что применение данной системы позволяет уменьшить суммарные удельные затраты внешней энергии на отопление и вентиляцию по сравнению с системой без использования вентиляционного воздуха при любых значениях коэффициента рекуперации и относительного потока теплоты на вентиляцию. Получены графические зависимости для неизвестных параметров в узловых точках системы. Получены соотношения для определения суммарных удельных затрат внешней энергии в исследуемой схеме. Выводы. Определено, что при использовании данной схемы на стадии проектирования системы теплонасосного отопления и вентиляции возможно существенно снизить капитальные и эксплуатационные затраты. Использование полученных зависимостей в разработке систем теплонасосного отопления и вентиляции обеспечит максимальную энергоэффективность их работы.

Keywords

• Heat pump recuperative heating and ventilation system
• Air heat pump
• Total specific costs of external energy