Оптимальні умови роботи теплонасосних систем опалення з використанням акумульованої теплоти грунту

Викладено методику визначення оптимальних умов роботи вертикального грунтового теплообмінника для теплонасосної системи низькотемпературного водяного опалення з використанням теплоти грунту, що забезпечують мінімум енергетичних затрат на вироблення теплоти....

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2017
Автори:	Безродний, М.К., Притула, Н.О., Гобова, М.О.
Формат:	Стаття
Мова:	Ukrainian
Опубліковано:	Інститут газу НАН України 2017
Назва видання:	Энерготехнологии и ресурсосбережение
Теми:	Энергосберегающие технологии
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/159186
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Оптимальні умови роботи теплонасосних систем опалення з використанням акумульованої теплоти грунту / М.К. Безродний, Н.О. Притула, М.О. Гобова // Энерготехнологии и ресурсосбережение.— 2017.— № 1.— С. 19-26.— Бібліогр.: 8 назв.— укр.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-159186
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1591862019-09-26T01:25:36Z Оптимальні умови роботи теплонасосних систем опалення з використанням акумульованої теплоти грунту Безродний, М.К. Притула, Н.О. Гобова, М.О. Энергосберегающие технологии Викладено методику визначення оптимальних умов роботи вертикального грунтового теплообмінника для теплонасосної системи низькотемпературного водяного опалення з використанням теплоти грунту, що забезпечують мінімум енергетичних затрат на вироблення теплоти. Изложена методика определения оптимальных условий работы вертикального грунтового теплообменника для теплонасосной системы низкотемпературного водяного отопления с использованием теплоты грунта, которые обеспечивают минимум энергетических затрат на выработку теплоты. The method of determination of optimal working conditions of vertical ground heat exchanger for heat pump low temperature water heating system, providing minimum energy cost for heat production is presented in this article. It was determined that there is an optimum speed of a heat carrier to which minimum total cost of electricity for heating system in a whole corresponds when using vertical probes for heat pump heating system. 2017 Article Оптимальні умови роботи теплонасосних систем опалення з використанням акумульованої теплоти грунту / М.К. Безродний, Н.О. Притула, М.О. Гобова // Энерготехнологии и ресурсосбережение.— 2017.— № 1.— С. 19-26.— Бібліогр.: 8 назв.— укр. 0235-3482 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/159186 621.577:697.1 uk Энерготехнологии и ресурсосбережение Інститут газу НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
topic	Энергосберегающие технологии Энергосберегающие технологии
spellingShingle	Энергосберегающие технологии Энергосберегающие технологии Безродний, М.К. Притула, Н.О. Гобова, М.О. Оптимальні умови роботи теплонасосних систем опалення з використанням акумульованої теплоти грунту Энерготехнологии и ресурсосбережение
description	Викладено методику визначення оптимальних умов роботи вертикального грунтового теплообмінника для теплонасосної системи низькотемпературного водяного опалення з використанням теплоти грунту, що забезпечують мінімум енергетичних затрат на вироблення теплоти.
format	Article
author	Безродний, М.К. Притула, Н.О. Гобова, М.О.
author_facet	Безродний, М.К. Притула, Н.О. Гобова, М.О.
author_sort	Безродний, М.К.
title	Оптимальні умови роботи теплонасосних систем опалення з використанням акумульованої теплоти грунту
title_short	Оптимальні умови роботи теплонасосних систем опалення з використанням акумульованої теплоти грунту
title_full	Оптимальні умови роботи теплонасосних систем опалення з використанням акумульованої теплоти грунту
title_fullStr	Оптимальні умови роботи теплонасосних систем опалення з використанням акумульованої теплоти грунту
title_full_unstemmed	Оптимальні умови роботи теплонасосних систем опалення з використанням акумульованої теплоти грунту
title_sort	оптимальні умови роботи теплонасосних систем опалення з використанням акумульованої теплоти грунту
publisher	Інститут газу НАН України
publishDate	2017
topic_facet	Энергосберегающие технологии
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/159186
citation_txt	Оптимальні умови роботи теплонасосних систем опалення з використанням акумульованої теплоти грунту / М.К. Безродний, Н.О. Притула, М.О. Гобова // Энерготехнологии и ресурсосбережение.— 2017.— № 1.— С. 19-26.— Бібліогр.: 8 назв.— укр.
series	Энерготехнологии и ресурсосбережение
work_keys_str_mv	AT bezrodnijmk optimalʹníumovirobotiteplonasosnihsistemopalennâzvikoristannâmakumulʹovanoíteplotigruntu AT pritulano optimalʹníumovirobotiteplonasosnihsistemopalennâzvikoristannâmakumulʹovanoíteplotigruntu AT gobovamo optimalʹníumovirobotiteplonasosnihsistemopalennâzvikoristannâmakumulʹovanoíteplotigruntu
first_indexed	2025-07-14T11:45:11Z
last_indexed	2025-07-14T11:45:11Z
_version_	1837622637273022464
fulltext	Ç ìåòîþ çìåíøåííÿ çàëåæíîñò³ Óêðà¿íè â³ä ³ìïîðòíèõ åíåðãîíîñ³¿â ïîòð³áíî âïðîâàäæóâàòè åíåðãîåôåêòèâí³ òåõíîëîã³¿ òà çàáåçïå÷èòè øèð- øå âèêîðèñòàííÿ íåòðàäèö³éíèõ âèä³â äæåðåë åíåðã³¿ (ÍÂÄÅ) çà äîïîìîãîþ òåïëîíàñîñíî¿ òåõíîëîã³¿. Òàê, ãðóíò º íàéá³ëüø óí³âåðñàëüíèì äæåðåëîì íèçüêîïîòåíö³éíî¿ òåïëîòè, ÿêèé íà ãëèáèí³ 5 ì çáåð³ãàº âïðîäîâæ óñüîãî ðîêó ïîñò³éíó òåìïåðàòóðó íà ð³âí³ 8–12 �Ñ. Ï³äâèùèòè òåìïåðàòóðíèé ïîòåíö³àë ãðóíòó ISSN 2413-7723. Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2017. ¹ 1 19 � Áåçðîäíèé Ì.Ê., Ïðèòóëà Í.Î., Ãîáîâà Ì.Î., 2017 Ýíåðãîñáåðåãàþùèå òåõíîëîãèè ÓÄÊ 621.577:697.1 Áåçðîäíèé Ì.Ê., äîêò. òåõí. íàóê, ïðîô., Ïðèòóëà Í.Î., êàíä. òåõí. íàóê, Ãîáîâà Ì.Î. Íàö³îíàëüíèé òåõí³÷íèé óí³âåðñèòåò Óêðà¿íè «Êè¿âñüêèé ïîë³òåõí³÷íèé ³íñòèòóò ³ì. ²ãîðÿ Ñ³êîðñüêîãî», Êè¿â ïð. Ïåðåìîãè, 37, 03056 Êè¿â, Óêðà¿íà, e-mail: m.bezrodny@kpi.ua Îïòèìàëüí³ óìîâè ðîáîòè òåïëîíàñîñíèõ ñèñòåì îïàëåííÿ ç âèêîðèñòàííÿì àêóìóëüîâàíî¿ òåïëîòè ãðóíòó Âèêëàäåíî ìåòîäèêó âèçíà÷åííÿ îïòèìàëüíèõ óìîâ ðîáîòè âåðòèêàëüíîãî ãðóíòîâîãî òåïëîîáì³ííèêà äëÿ òåïëîíàñîñíî¿ ñèñòåìè íèçüêîòåìïåðàòóðíîãî âîäÿíîãî îïàëåííÿ ç âèêîðèñòàííÿì òåïëîòè ãðóíòó, ùî çàáåçïå÷óþòü ì³í³ìóì åíåðãåòè÷íèõ çàòðàò íà âèðîá- ëåííÿ òåïëîòè. Âèçíà÷åíî, ùî ïðè çàñòîñóâàíí³ âåðòèêàëüíèõ çîíä³â äëÿ òåïëîíàñîñíî¿ ñèñòåìè òåïëîïîñòà÷àííÿ ³ñíóº îïòèìàëüíà øâèäê³ñòü òåïëîíîñ³ÿ, ÿê³é â³äïîâ³äàþòü ì³í³ìàëüí³ ñóìàðí³ çàòðàòè åëåêòðîåíåðã³¿ íà ñèñòåìó îïàëåííÿ â ö³ëîìó. Îòðèìàíî ñï³ââ³äíîøåííÿ ì³æ õàðàêòåðèñòèêàìè âåðòèêàëüíîãî ãðóíòîâîãî òåïëîîáì³ííèêà (ãëè- áèíà ñâåðäëîâèíè, ³íòåíñèâí³ñòü â³äáîðó òåïëîòè â³ä ãðóíòó, ä³àìåòð òðóáè, øâèäê³ñòü ðóõó òåïëîíîñ³ÿ) â îïòèìàëüíèõ óìîâàõ éîãî ðîáîòè. Ïîêàçàíî, ùî îïòèìàëüíà øâèäê³ñòü òåïëîíîñ³ÿ â íèæíüîìó êîíòóð³ çàëåæèòü â³ä ãëèáèíè ñâåðäëîâèíè, ä³àìåòðà òðóáè òåïëîîáì³ííèêà òà ïðàêòè÷íî íå çàëåæàòü â³ä òåìïåðàòóðíèõ óìîâ ðîáîòè òåïëî- íàñîñíî¿ ñèñòåìè. Âñòàíîâëåíî, ùî á³ëüø âèñîêà øâèäê³ñòü ñïîñòåð³ãàºòüñÿ íà ïî÷àòêó îïàëþâàëüíîãî ïåð³îäó ç óðàõóâàííÿì àêóìóëþâàííÿ åíåðã³¿ â ãðóíò³. Îïòèìàëüíà øâèäê³ñòü òåïëîíîñ³ÿ ìàº çìåíøóâàòèñÿ äî ê³íöÿ îïàëþâàëüíîãî ñåçîíó äëÿ çàáåçïå÷åí- íÿ ì³í³ìàëüíèõ ïèòîìèõ âèòðàò åíåðã³¿ íà òåïëîíàñîñíèõ ñèñòåìàõ. Â³äì³÷åíî, ùî îïòè- ìàëüíà øâèäê³ñòü çðîñòàº ç³ çá³ëüøåííÿì ãëèáèíè ñâåðäëîâèíè òà çìåíøåííÿì ä³àìåòðà òðóáè òåïëîîáì³ííèêà. Îòðèìàí³ ñï³ââ³äíîøåííÿ ìîæóòü áóòè âèêîðèñòàí³ ïðè âèçíà- ÷åíí³ îïòèìàëüíèõ óìîâ ðîáîòè âåðòèêàëüíîãî ãðóíòîâîãî òåïëîîáì³ííèêà â òåïëîíà- ñîñíèõ ñèñòåìàõ íèçüêîòåìïåðàòóðíîãî îïàëåííÿ ç ìåòîþ äîñÿãíåííÿ ¿¿ ìàêñèìàëüíî¿ åíåðãåòè÷íî¿ åôåêòèâíîñò³. Á³áë. 8, ðèñ. 7. Êëþ÷îâ³ ñëîâà: òåïëîâèé íàñîñ, âåðòèêàëüíèé ãðóíòîâèé òåïëîîáì³ííèê, íèçüêîòåì- ïåðàòóðíà ñèñòåìà îïàëåííÿ, ì³í³ìàëüí³ ïèòîì³ çàòðàòè çîâí³øíüî¿ åíåðã³¿. ìîæíà çà ðàõóíîê àêóìóëþâàííÿ òåïëîòè ñîíÿ÷- íî¿ ðàä³àö³¿, à òàêîæ çà ðàõóíîê ñêèäíî¿ òåïëîòè â ë³òí³é ïåð³îä ó ãðóíòîâèé àêóìóëÿòîð òåïëîòè. Â îïàëþâàëüíèé ïåð³îä íàêîïè÷åíà òåïëîòà ìî- æå âèêîðèñòîâóâàòèñÿ ó âèïàðíèêó òåïëîâîãî íàñîñà (ÒÍ) äëÿ ï³ä³ãð³âó ïðîì³æíîãî òåïëî- íîñ³ÿ [1]. Äëÿ âèëó÷åííÿ òåïëîòè ç ãðóíòó òà âèêîðèñòàííÿ éîãî ÿê íèæíüîãî äæåðåëà òåïëî- òè äëÿ òåïëîíàñîñíî¿ ñèñòåìè (ÒÍÑ) òåïëîïî- ñòà÷àííÿ çàñòîñîâóþòüñÿ âåðòèêàëüí³ òà ãîðè- çîíòàëüí³ ãðóíòîâ³ òåïëîîáì³ííèêè, ðîçãëÿíóò³ ó ðîáîò³ [2]. Â [2] ïîêàçàíî, ùî ïðè âèêîðè- ñòàíí³ ó ÒÍ òåïëîòè ãðóíòó, ÿê ³ ³íøèõ äæåðåë åíåðã³¿, ³ñíóº îïòèìàëüíèé ñòóï³íü îõîëîäæåí- íÿ ó âèïàðíèêó ÒÍ ðîáî÷îãî ò³ëà, ùî ïîñòóïàº â³ä íèæíüîãî äæåðåëà. Â³äïîâ³äí³ äîñë³äæåííÿ äëÿ ãîðèçîíòàëüíèõ òà âåðòèêàëüíèõ ãðóíòîâèõ òåïëîîáì³ííèê³â ïðîâåäåí³ ó ðîáîò³ [2] äëÿ óìîâ âèêîðèñòàííÿ ïðèðîäíî¿ òåïëîòè ãðóíòó. Â öüîìó âèïàäêó òåìïåðàòóðà íàâêîëèøíüîãî ãðóíòó ïðîòÿãîì îïàëþâàëüíîãî ñåçîíó çì³íþºòüñÿ íå ñóòòºâî, òîìó áóëî ïðèéíÿòå ïðèïóùåííÿ ïðî ïîñò³éí³ çíà÷åííÿ ñåðåäíüîãî ïèòîìîãî òåïëîâîãî ïîòîêó â³ä ãðóíòó äî òðóá òåïëîîáì³ííèêà, ÿê³ âçÿò³ ç íîðìàòèâíî¿ äîêó- ìåíòàö³¿ äëÿ ð³çíèõ òèï³â ãðóíò³â [3]. Îäíàê, ïðè âèêîðèñòàíí³ ïîïåðåäíüî àêó- ìóëþâàíî¿ òåïëîòè â ãðóíò³, ÿê ïîêàçàíî â ðî- áîò³ [1], âíàñë³äîê ðîçðÿäêè àêóìóëÿòîðà â³äáóâàºòüñÿ äîñèòü ð³çêà çì³íà òåìïåðàòóðíèõ óìîâ ó ãðóíò³, ùî ïðèâîäèòü äî â³äïîâ³äíî¿ çì³íè ïèòîìîãî òåïëîâîãî ïîòîêó ïðîòÿãîì îïà- ëþâàëüíîãî ñåçîíó. Â çâ’ÿçêó ç öèì âèíèêàº çà- äà÷à ùîäî âèçíà÷åííÿ îïòèìàëüíèõ õàðàêòåðè- ñòèê âåðòèêàëüíîãî ãðóíòîâîãî òåïëîîáì³ííèêà (ÂÃÒÎ) ç âèêîðèñòàííÿì àêóìóëüîâàíî¿ òåïëî- òè â ãðóíò³, ÿê³ á çàáåçïå÷óâàëè ì³í³ìàëüí³ ïè- òîì³ çàòðàòè åëåêòðîåíåðã³¿ íà ÒÍÑ îïàëåííÿ â ö³ëîìó ïðîòÿãîì óñüîãî îïàëþâàëüíîãî ïåð³îäó. Ìåòà òà çàâäàííÿ Ìåòîþ äàíî¿ ñòàòò³ º âèçíà÷åííÿ ðàö³î- íàëüíîãî ñï³ââ³äíîøåííÿ ì³æ òàêèìè õàðàêòå- ðèñòèêàìè ÂÃÒÎ, ÿê ãëèáèíà ñâåðäëîâèíè, ä³àìåòð òðóáè, øâèäê³ñòü ðóõó òåïëîíîñ³ÿ â íèæíüîìó êîíòóð³ ÒÍÑ, ó çàëåæíîñò³ â³ä óìîâ ðîáîòè ÂÃÒÎ (àêóìóëþâàííÿ òåïëîòè â ãðóíò³ òà ç âðàõóâàííÿì çì³íè ïèòîìîãî òåïëîâîãî ïî- òîêó ïðîòÿãîì îïàëþâàëüíîãî ïåð³îäó) òà òåï- ëîâîãî íàñîñà óñòàíîâêè (ÒÍÓ). Äàí³ õàðàêòå- ðèñòèêè ìàþòü çàáåçïå÷èòè îïòèìàëüíó øâèä- ê³ñòü òåïëîíîñ³ÿ â íèæíüîìó êîíòóð³ ÒÍÑ, ùî äîçâîëèòü îòðèìàòè ì³í³ìàëüí³ ïèòîì³ çàòðàòè åëåêòðîåíåðã³¿ íà ÒÍÑ òåïëîïîñòà÷àííÿ â ö³ëîìó. Îïèñ ïðèíöèïîâî¿ ñõåìè ÒÍÑ Íà ðèñ.1 çîáðàæåíà ïðèíöèïîâà ñõåìà ÒÍÑ íèçüêîòåìïåðàòóðíîãî âîäÿíîãî îïàëåííÿ ç âèêîðèñòàííÿì ÂÃÒÎ. Ïî òðóá³ ÂÃÒÎ ðó- õàºòüñÿ íåçàìåðçàþ÷èé òåïëîíîñ³é ç íèçüêîþ òåìïåðàòóðîþ êèï³ííÿ íà îñíîâ³ åòèëåíãë³êîëþ, ùî íàãð³âàºòüñÿ çà ðàõóíîê òåïëîòè ãðóíòó, à ïîò³ì íàïðàâëÿºòüñÿ äî âèïàðíèêà ÒÍ. Äëÿ ï³äâèùåííÿ åíåðãåòè÷íî¿ åôåêòèâíîñò³ ÂÃÒÎ âåðõí³é øàð L � 5 ì ìàº áóòè òåïëî- ³çîëüîâàíèé, îñê³ëüêè â õîëîäíó ïîðó ðîêó (ïðîòÿãîì îïàëþâàëüíîãî ïåð³îäó) òåìïåðàòóðà ó íüîìó ìåíøå íåçáóðåíî¿ òåìïåðàòóðè íà ãëè- áèí³ [4]. Òåïëîíîñ³é (25 %-é âîäíèé ðîç÷èí åòè- ëåíãë³êîëþ) ç òåìïåðàòóðîþ tòâõ é îá’ºìíîþ âèòðàòîþ Vò íàñîñîì ç ãðóíòîâîãî çîíäó ïî- äàºòüñÿ ó âèïàðíèê ÒÍ, äå îõîëîäæóºòüñÿ, òà íà âèõîä³ éîãî òåìïåðàòóðà ñòàíîâèòü tòâèõ. Îïàëþâàëüíå ïðèì³ùåííÿ ìàº òåïëîâ³ âòðàòè ó íàâêîëèøíº ñåðåäîâèùå Qîï. Äëÿ ¿õíüî¿ êîì- ïåíñàö³¿ âèêîðèñòîâóºòüñÿ òåïëîâèé ïîò³ê â³ä êîíäåíñàòîðà òåïëîâîãî íàñîñà Qê ç òåìïåðàòó- ðîþ òåïëîíîñ³ÿ tê íà âõîä³ ó ñèñòåìó îïàëåííÿ. Ïðè çàäàíîìó çíà÷åíí³ âåëè÷èíè òåïëîâîãî ïîòîêó Qê òà òåìïåðàòóð³ òåïëîíîñ³ÿ ó ñèñòåì³ îïàëåííÿ tê, ÿê³ âèçíà÷àþòüñÿ ñàìèì îá’ºêòîì òåïëîïîñòà÷àííÿ, çì³íà òåìïåðàòóðè òåïëîíîñ³ÿ tòâèõ íà âèõîä³ ç âèïàðíèêà ÒÍ ïðèâîäèòü äî 20 ISSN 2413-7723. Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2017. ¹ 1 Ðèñ.1. Ïðèíöèïîâà ñõåìà òåïëîíàñîñíî¿ ñèñòåìè íèçüêîòåìïå- ðàòóðíîãî âîäÿíîãî îïàëåííÿ ç âèêîðèñòàííÿì òåïëîòè ãðóíòó çà äîïîìîãîþ âåðòèêàëüíèõ ãðóíòîâèõ òåïëîîáì³ííèê³â: ÎÏ — îïàëþâàíå ïðèì³ùåííÿ; ÒÍ — òåïëîâèé íàñîñ; ÊÒÍ — êîíäåíñàòîð ÒÍ; ÂÒÍ — âèïàðíèê ÒÍ; Ê — êîìïðåñîð; Í — íàñîñ; Lê — ðîáîòà ïðèâîäó êîìïðåñîðà ÒÍ; Lí — ðîáîòà ïðèâîäó íàñîñà; Lñâ — ãëèáèíà ñâåðäëîâèíè. íåîáõ³äíîñò³ çì³íè îá’ºìíî¿ âèòðàòè, ÿêà çàëå- æèòü â³ä øâèäêîñò³ òåïëîíîñ³ÿ ó íèæíüîìó êîí- òóð³ ÒÍÓ, ùî âèêëèêàº çì³íó çàòðàò åíåðã³¿ íà ïðèâ³ä íàñîñà. Ðàçîì ç òèì çì³íà òåìïåðàòóðè tòâèõ ïðè ïîñò³éíîìó çíà÷åíí³ òåìïåðàòóðè íà âèõîä³ ç êîíäåíñàòîðà tê ïðèâîäèòü äî çì³íè óìîâ ðîáîòè é çàòðàò åíåðã³¿ íà ïðèâ³ä êîìïðå- ñîðà ÒÍ. Ó çâ’ÿçêó ç òèì, ùî çàòðàòè åíåðã³¿ íà ïðèâ³ä êîìïðåñîðà ÒÍ òà íà íàñîñ ïðè çì³í³ òåìïåðàòóðè òåïëîíîñ³ÿ íà âèõîä³ ç âèïàðíèêà ÒÍ çì³íþþòüñÿ ó ïðîòèëåæíèõ íàïðÿìêàõ, ìàº ³ñíóâàòè îïòèìàëüíå çíà÷åííÿ øâèäêîñò³ òåïëî- íîñ³ÿ ó íèæíüîìó êîíòóð³ ÒÍÓ, ÿêîìó â³ä- ïîâ³äàº ì³í³ìóì ñóìàðíèõ çàòðàò çîâí³øíüî¿ åíåðã³¿ íà ÒÍÑ îïàëåííÿ â ö³ëîìó. Òåðìîäèíàì³÷íèé àíàë³ç ÒÍÑ Cóìàðí³ ïèòîì³ çàòðàòè çîâí³øíüî¿ åíåðã³¿ íà ÒÍÑ íèçüêîòåìïåðàòóðíîãî âîäÿíîãî îïà- ëåííÿ ìîæíà âèçíà÷èòè òàê: Lîï = (Lê + Lí)/Qê, (1) äå Lê, Lí — âèòðàòè åíåðã³¿ íà êîìïðåñîð ÒÍ òà íà íàãí³òà÷ òåïëîíîñ³ÿ â³äïîâ³äíî, êÂò; Qê — òåïëîâèé ïîò³ê, â³äâåäåíèé â³ä êîíäåíñàòîðà ÒÍ, êÂò. Âèòðàòè åíåðã³¿ íà êîìïðåñîð ÒÍ: Lê = Qâèï/(� – 1), (2) äå � —êîåô³ö³ºíò òðàíñôîðìàö³¿ ÒÍ. Òåïëîâå íàâàíòàæåííÿ âèïàðíèêà ÒÍ, ç îä- íîãî áîêó, ìîæíà ïîäàòè ÿê Qâèï = Vò �ò ñð (tò âõ – tò âèõ), (3) à ç ³íøîãî — âèçíà÷èòè çà ñï³ââ³äíîøåííÿì Qâèï = Qâ³äâ = w (� dâí 2/4) �ò ñð (tò âõ – tò âèõ ), (4) äå Vò — îá’ºìíà âèòðàòà òåïëîíîñ³ÿ, ì3/ñ; �ò — ãóñòèíà, êã/ì3; ñð — ³çîáàðíà òåïëîºìí³ñòü, êÄæ/(êã.�Ñ); tò âõ, tò âèõ — òåìïåðàòóðà òåïëîíîñ³ÿ íà âõîä³ òà âèõîä³ ç âèïàðíèêà ÒÍ â³äïîâ³äíî, �Ñ; w — øâèäê³ñòü ðóõó òåïëîíîñ³ÿ ó ÂÃÒÎ, ì/ñ; dâí — âíóòð³øí³é ä³àìåòð òðóáè ÂÃÒÎ, ì. Áåç óðàõóâàííÿ íåñòàö³îíàðíîñò³ ïðîöåñó òåïëîâèé ïîò³ê ãðóíòîâîãî òåïëîîáì³ííèêà âè- çíà÷àºòüñÿ çà ñï³ââ³äíîøåííÿì Qãò = qã Hñâ, (5) äå qã — ïîòî÷íå çíà÷åííÿ òåïëîâîãî ïîòîêó â êîíêðåòíîìó ì³ñÿö³ îïàëþâàëüíîãî ñåçîíó, Âò/ì; Hñâ — ãëèáèíà ñâåðäëîâèíè ÂÃÒÎ, ì. Òåìïåðàòóðó òåïëîíîñ³ÿ íà âèõîä³ ç âèïàð- íèêà ÒÍ âèçíà÷àºìî ç ð³âíÿíü (4) òà (5): tò âõ = tò âèõ – 2 qã Hñâ/(w � dâí 2 � cp). (6) Êîåô³ö³ºíò òðàíñôîðìàö³¿ òåïëîòè ³äåàëü- íîãî öèêëó Êàðíî ìîæíà çàïèñàòè ó òàêîìó âè- ãëÿä³: �ò â ÒÍ ê ÒÍ Ò âèõ âèï ê T T t t 273+ t t � � � � � � � � � � 1 1 273 1 � � ê � � � � � � 1 , (7) äå �tâèï — òåìïåðàòóðíèé ïåðåïàä ì³æ ïîòîêà- ìè òåïëîíîñ³ÿ é õîëîäèëüíîãî àãåíòà íà âèõîä³ ç âèïàðíèêà òåïëîâîãî íàñîñà; �tê — òåìïåðà- òóðíèé ïåðåïàä ì³æ ïîòîêàìè ãð³þ÷îãî òåïëî- íîñ³ÿ ó ñèñòåì³ îïàëåííÿ é õîëîäèëüíîãî àãåíòà íà âèõîä³ ç êîíäåíñàòîðà ÒÍ. Çã³äíî ç ðåêîìåíäàö³ÿìè [5], ìîæíà ïðè- éíÿòè, ùî äëÿ òåïëîíîñ³ÿ ó âèïàðíèêó ÒÍ òà äëÿ âîäè ó êîíäåíñàòîð³ ÒÍ �tâèï = �tê = 5 �Ñ; tòâèõ — òåìïåðàòóðà òåïëîíîñ³ÿ íà âèõîä³ ç âè- ïàðíèêà; tê — òåìïåðàòóðà âîäè íà âèõîä³ ç êîíäåíñàòîðà ïðèéìàºòüñÿ ó çàëåæíîñò³ â³ä çîâí³øíüî¿ òåìïåðàòóðè. Äëÿ íèçüêîòåìïåðà- òóðíî¿ ñèñòåìè îïàëåííÿ ìîæíà ïðèéíÿòè tê = = 50 �Ñ, ùî â³äïîâ³äàº ðîçðàõóíêîâ³é òåìïåðà- òóð³ çîâí³øíüîãî ïîâ³òðÿ tð.î = –22 �Ñ. Ä³éñíèé êîåô³ö³ºíò òðàíñôîðìàö³¿ ÒÍ ìî- æå áóòè ïîäàíèé ó âèãëÿä³ � = �ò �òí, (8) äå �òí — êîåô³ö³ºíò âòðàò ÒÍ, ÿêèé ïðèéíÿòèé �òí = 0,6 [5]. Çàòðàòè åíåðã³¿ íà íàñîñ äëÿ ïåðåêà÷êè òåï- ëîíîñ³ÿ íèæíüîãî äæåðåëà åíåðã³¿ âèçíà÷àþòüñÿ çà ñï³ââ³äíîøåííÿì Lí = Vò (�ðâèï + �ðÂÃÒÎ)/(�í �ïð), (9) äå �ðâèï, �ðÂÃÒÎ — ã³äðàâë³÷í³ âòðàòè òèñêó ó âèïàðíèêó ÒÍ òà ó ÂÃÒÎ â³äïîâ³äíî, êÏà; �í, �ïð — ÊÊÄ íàñîñà òåïëîíîñ³ÿ íèæíüîãî äæåðåëà åíåðã³¿ òà éîãî ïðèâîäó â³äïîâ³äíî. (Ìîæíà ïðè- éíÿòè, ùî â îïòèìàëüíîìó ðåæèì³ ðîáîòè äëÿ íà- ñîñà �í = 0,8, ÊÊÄ ïðèâîäó �ïð = 0,95 [6]). Âòðàòè òèñêó ïðè ïîäîëàíí³ ïîòîêîì òåïëî- íîñ³ÿ ã³äðàâë³÷íîãî îïîðó ãðóíòîâîãî òåïëî- ISSN 2413-7723. Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2017. ¹ 1 21 îáì³ííèêà âèçíà÷àþòüñÿ çà ôîðìóëîþ Äàðñ³- Âåéñáàõà: �ðÂÃÒÎ = � (�ò w2 Hñâ)/2dâí, (10) äå � — êîåô³ö³ºíò ã³äðàâë³÷íîãî òåðòÿ. Äëÿ ïîäàëüøèõ ðîçðàõóíê³â ïðèéíÿòî, ùî êîåô³ö³ºíò ã³äðàâë³÷íîãî òåðòÿ � âèçíà÷àºòüñÿ çàëåæíî â³ä ðåæèìó òå÷³¿ òåïëîíîñ³ÿ â ãëàäêèõ òðóáàõ: — ïðè ëàì³íàðíîìó ðåæèì³ (Re < 2300) çã³äíî ³ç çàêîíîì Ïóàçåéëÿ: � = 64/Re; (11) — ïðè òóðáóëåíòíîìó ðåæèì³ (Re > 2300) çà ð³âíÿííÿì Áëàç³óñà: � = 0,3164/Re0,25, (12) äå Re = w dâí/�ò, �ò — ê³íåìàòè÷íà â’ÿçê³ñòü òåïëîíîñ³ÿ, ì2/ñ. Âèðàç äëÿ ïèòîìèõ ñóìàðíèõ çàòðàò çîâí³øíüî¿ åíåðã³¿ ç óðàõóâàííÿì âèðàç³â (1)– (12) íàáóäå ê³íöåâîãî âèãëÿäó: l p d q H w d îï âèï âí ò ã ÑÂ í ïð 3 â � � � 1 1 1 2 1 2 � � � � � � � � � [ ( ) ( ) � í ò ã í ïðq � � �4 ]. . (13) Ðîçðàõóíêîâèé àíàë³ç õàðàêòåðèñòèê ÂÃÒÎ Âèõ³äí³ äàí³ äëÿ ðîçðàõóíê³â: — òåìïåðàòóðà 25 %-ãî âîäÿíîãî ðîç÷èíó åòè- ëåíãë³êîëÿ; — òåïëîô³çè÷í³ âëàñòèâîñò³ 25 %-ãî âîäÿíî- ãî ðîç÷èíó åòèëåíãë³êîëÿ: �ò = 1044,636 êã/ì3; ³çîáàðíà òåïëîºìí³ñòü ñð = 3765 Äæ/(êã.�Ñ); ê³íåìàòè÷íà â’ÿçê³ñòü �ò = 3,308.10–6 ì2/ñ [7]; — âòðàòè òèñêó ó âèïàðíèêó ÒÍ �ðâèï = 35 êÏà [8]; — âíóòð³øí³é ä³àìåòð òðóá âåðòèêàëüíîãî ÃÒ dâí = 0,032 ì; — ðîçðàõóíêîâà òåìïåðàòóðà ãð³þ÷îãî òåï- ëîíîñ³ÿ tòð = 50 �Ñ; — òåìïåðàòóðà íàâêîëèøíüîãî ïîâ³òðÿ t0 = –22 �C; — òåìïåðàòóðà òåïëîíîñ³ÿ íà âõîä³ äî âè- ïàðíèêà ÒÍ tâõ = 10 �C. Äëÿ âèçíà÷åííÿ ïèòîìèõ òåïëîâèõ ïîòîê³â, ùî â³äâîäÿòüñÿ â³ä ãðóíòó çà äîïîìîãîþ ÂÃÒÎ â ðîçðàõóíêó íà 1 ì âèñîòè ñâåðäëîâèíè, áóëè âèêîðèñòàí³ åêñïåðèìåíòàëüí³ äàí³ äîñë³äæåíü ²íñòèòóòó òåõí³÷íî¿ òåïëîô³çèêè ÍÀÍ Óêðà¿íè, à ñàìå: çì³íà òåìïåðàòóðè òåïëîíîñ³ÿ (âîäè) íà âèõîä³ ç ãðóíòîâîãî òåïëîîáì³ííèêà ïðè âèëó- ÷åíí³ òåïëîòè ç ãðóíòó ïðîòÿãîì â³äïîâ³äíîãî ïåð³îäó ïðè ð³çíèõ çíà÷åííÿõ øâèäêîñò³ [1]. Ðîçðàõóíîê ïðîâîäèâñÿ çà ôîðìóëîþ: qã = QÃÒ/H. (14) Çàãàëüíèé òåïëîâèé ïîò³ê ãðóíòîâîãî òåï- ëîîáì³ííèêà: QÃÒ = Gâîäè c (tâèõ – tâõ), (15) äå Gâîäè — âèòðàòà âîäè, ì3/ñ; ñ — òåï- ëîºìí³ñòü âîäè, Äæ/(êã.�Ñ). Íà ðèñ.2 íàâåäåí³ ðåçóëüòàòè ðîçðàõóíêó âåëè÷èíè ïèòîìîãî òåïëîâîãî ïîòîêó ïðîòÿãîì îïàëþâàëüíîãî ñåçîíó ïðè ð³çíèõ çíà÷åííÿõ øâèäêîñò³ òåïëîíîñ³ÿ ó ãðóíòîâîìó òåïëî- îáì³ííèêó çà ôîðìóëîþ (14). Îòðèìàí³ äàí³ âèêîðèñòàí³ ÿê âèõ³äí³ ïðè äîñë³äæåíí³ îïòèìàëüíèõ óìîâ ðîáîòè òåïëîíà- ñîñíî¿ ñèñòåìè îïàëåííÿ ç âèêîðèñòàííÿì àêó- ìóëüîâàíî¿ òåïëîòè ãðóíòó. Äëÿ âèçíà÷åííÿ îïòèìàëüíèõ óìîâ ðîáîòè òåïëîâîãî íàñîñà â ñèñòåì³ íèçüêîòåìïåðàòóðíî- ãî âîäÿíîãî îïàëåííÿ ç âèêîðèñòàííÿì ÂÃÒÎ ïîáóäîâàíî ãðàô³÷í³ çàëåæíîñò³ ïèòîìèõ çàòðàò çîâí³øíüî¿ åíåðã³¿ lîï â³ä øâèäêîñò³ òåïëîíîñ³ÿ ó íèæíüîìó êîíòóð³ ïðè ðîçðàõóíêîâ³é òåìïå- ðàòóð³ âîäè â íèçüêîòåìïåðàòóðí³é ñèñòåì³ îïà- ëåííÿ tòð = 50 �Ñ. Äëÿ âèçíà÷åííÿ õàðàêòåðíèõ îïòèìàëüíèõ óìîâ ðîáîòè ÒÍ ó ñèñòåì³ îïàëåííÿ ïîáóäîâàíî çàëåæí³ñòü ïèòîìèõ çàòðàò çîâí³øíüî¿ åíåðã³¿ íà ÒÍÑ îïàëåííÿ lîï â³ä øâèäêîñò³ òåïëîíîñ³ÿ ïðè ð³çíèõ ãëèáèíàõ ñâåðäëîâèíè (Hñâ = 20, 50, 75, 100, 150 ì). 22 ISSN 2413-7723. Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2017. ¹ 1 Ðèñ.2. Çàëåæí³ñòü ïèòîìîãî òåïëîâîãî ïîòîêó â³ä ì³ñÿöÿ îïàëþâàëüíîãî ñåçîíó ïðè øâèäêîñòÿõ òåïëîíîñ³ÿ w, ì/ñ: 1 — 0,1; 2 — 0,2; 3 — 0,5; 4 — 0,7; 5 — 1,0. Ç íàâåäåíèõ ãðàô³÷íèõ çàëåæíîñòåé ÷³òêî âèäíî, ùî ³ñíóþòü ì³í³ìàëüí³ îïòèìàëüí³ çíà- ÷åííÿ øâèäêîñò³ òåïëîíîñ³ÿ w òà â³äïîâ³äí³ ¿ì ì³í³ìàëüí³ ïèòîì³ çàòðàòè çîâí³øíüî¿ åíåðã³¿ íà ÒÍÑ îïàëåííÿ. Íà îñíîâ³ ïîïåðåäí³õ ãðàô³ê³â áóëî ïîáóäîâàíî çà- ëåæíîñò³ îïòèìàëüíî¿ øâèä- êîñò³ òåïëîíîñ³ÿ â³ä ì³ñÿöÿ îïàëþâàëüíîãî ñåçîíó (ðèñ.3). ²ç çàëåæíîñòåé íà ðèñ.4 âèäíî, ùî îïòèìàëüíà øâèä- ê³ñòü òåïëîíîñ³ÿ ìàº çìåíøó- âàòèñÿ äî ê³íöÿ îïàëþâàëüíî- ãî ñåçîíó òà çðîñòàòè ç³ çá³ëüøåííÿì ãëèáèíè ñâåðä- ëîâèíè. Çíàþ÷è ãëèáèíó ñâåðäëî- âèíè òà ä³àìåòð òðóáè ÂÃÒÎ, ìîæíà îòðèìàòè îïòèìàëüíó øâèäê³ñòü òåïëîíîñ³ÿ, ïðè ÿê³é çîâí³øí³ åíåðãîçàòðàòè áóäóòü ì³í³ìàëüíèìè ó çàëåæíîñò³ â³ä ì³ñÿöÿ ðîáîòè. Ç ðèñ.5 âèäíî, ùî ïðè çà- áåçïå÷åíí³ îïòèìàëüíî¿ øâèä- êîñò³ òåïëîíîñ³ÿ â ÒÍÑ îïà- ëåííÿ ì³í³ìàëüí³ ïèòîì³ âè- òðàòè çîâí³øíüî¿ åíåðã³¿ ñëàáî çì³íþþòüñÿ ïðîòÿãîì îïàëþ- âàëüíîãî ïåð³îäó. Ïðè öüîìó ñïîñòåð³ãàºòüñÿ çá³ëüøåííÿ ì³- í³ìàëüíèõ ïèòîìèõ çàòðàò çîâí³øíüî¿ åíåðã³¿ íà ÒÍÑ îïàëåííÿ ç³ çðîñòàííÿì ãëè- áèíè ñâåðäëîâèíè. Àíàëîã³÷í³ ðîçðàõóíêè áó- ëè ïðîâåäåí³ ïðè çì³í³ ä³àìåò- ðà òðóáè ãðóíòîâîãî òåïëî- îáì³ííèêà ÿê ïàðàìåòðà. Ðå- çóëüòàòè ðîçðàõóíê³â ïðè ð³ç- íèõ ä³àìåòðàõ òðóáè òà ãëè- áèí³ ñâåðäëîâèíè Hñâ = 100 ì íàâåäåí³ íà ðèñ.6, 7. Ç ðèñ.6 âèäíî, ùî îïòè- ìàëüíà øâèäê³ñòü òåïëîíîñ³ÿ, ÿêà çìåíøóºòüñÿ âïðîäîâæ îïà- ëþâàëüíîãî ïåð³îäó, çðîñòàº ç³ çìåíøåííÿì ä³àìåòðà òðóáè òåïëîîáì³ííèêà, à òàêîæ á³ëüø âèñîêà øâèäê³ñòü ñïîñòåð³ãà- ºòüñÿ íà ïî÷àòêó îïàëþâàëüíî- ãî ïåð³îäó ç óðàõóâàííÿì àêó- ìóëþâàííÿ åíåðã³¿ ó ãðóíò³. Íà îñíîâ³ ðîçðàõîâàíèõ çíà÷åíü îïòèìàëüíî¿ øâèäêîñò³ òåïëîíîñ³ÿ (äèâ. ðèñ.5) áóëî ïîáóäîâàíî çàëåæíîñò³ ì³í³ìàëüíèõ ïèòîìèõ çàòðàò çîâí³øíüî¿ åíåðã³¿ íà ÒÍÑ îïà- ëåííÿ â³ä ì³ñÿöÿ. ISSN 2413-7723. Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2017. ¹ 1 23 Ðèñ.3. Çàëåæí³ñòü ïèòîìèõ âèòðàò çîâí³øíüî¿ åíåðã³¿ íà ÒÍÑ îïàëåííÿ â³ä øâèä- êîñò³ òåïëîíîñ³ÿ äëÿ dâí = 0,032 ì òà ð³çíèõ çíà÷åíü Hñâ, ì: à — 20; á — 50; â — 100; 1–6 — êðèâ³ äëÿ â³äïîâ³äíîãî ì³ñÿöÿ îïàëþâàëüíîãî ïåð³îäó. à á â Ç ðèñ.7 âèäíî, ùî ïðè ï³äòðèìàíí³ îïòè- ìàëüíî¿ øâèäêîñò³ ì³í³ìàëüíà ðîáîòà ïðîòÿãîì îïàëþâàëüíîãî ïåð³îäó ñëàáî çàëåæèòü â³ä ä³àìåòðà òðóáè òåïëîîáì³ííèêà òà ïðè óìîâ³ ïî- ïåðåäíüîãî àêóìóëþâàííÿ òåïëîòè ñóòòºâî ìåí- øà, í³æ áåç àêóìóëþâàííÿ. Âèñíîâêè Íàâåäåíèé àíàë³ç ñâ³ä÷èòü ïðî òå, ùî ïðè âèêîðèñòàíí³ àêóìóëüîâàíî¿ òåïëîòè ãðóíòó â òåïëîíàñîñí³é ñèñòåì³ îïàëåííÿ ³ñíóº îïòèìàëü- íà øâèäê³ñòü òåïëîíîñ³ÿ ó ÂÃÒÎ, ÿê³é â³äïî- â³äàþòü ì³í³ìàëüí³ ñóìàðí³ çàòðàòè åíåðã³¿ íà ïðèâ³ä íàñîñà òà êîìïðåñîðà ÒÍ. Öÿ îïòèìàëü- íà øâèäê³ñòü òåïëîíîñ³ÿ ìàº çì³íþâàòèñÿ ïðî- òÿãîì îïàëþâàëüíîãî ñåçîíó. Ðîçðàõóíêè ïîêàçàëè, ùî îïòèìàëüíà øâèäê³ñòü òåïëîíîñ³ÿ çàëåæèòü â³ä ãëèáèíè ñâåðäëîâèíè, ä³àìåòðà òðóáè òåïëîîáì³ííèêà òà òèïó ãðóíòó, ñëàáî çàëåæèòü â³ä òåïëîô³çè÷íèõ õàðàêòåðèñòèê òåïëîíîñ³ÿ òà ìàéæå íå çàëåæèòü â³ä òåìïåðàòóðè òåïëîíîñ³ÿ íà âõîä³ äî âèïàð- íèêà ÒÍ. Ïèòîì³ çàòðàò çîâí³øíüî¿ åíåðã³¿ íà ÒÍÓ ïðè çàáåçïå÷åíí³ îïòèìàëüíî¿ øâèäêîñò³ òåïëî- íîñ³ÿ ó íèæíüîìó êîíòóð³ ñëàáî çì³íþþòüñÿ ïðîòÿãîì îïàëþâàëüíîãî ñåçîíó òà çíà÷íî íèæ÷³, í³æ ïðè âèêîðèñòàí³ ïðèðîäíî¿ òåïëîòè ãðóíòó (áåç àêóìóëÿö³¿). Îòðèìàí³ ñï³ââ³äíîøåííÿ ìîæóòü áóòè âè- êîðèñòàí³ ïðè âèçíà÷åíí³ îïòèìàëüíèõ óìîâ ðî- áîòè ÂÃÒÎ â òåïëîíàñîñíèõ ñèñòåìàõ íèçüêî- òåìïåðàòóðíîãî îïàëåííÿ ç ìåòîþ äîñÿãíåííÿ ¿¿ ìàêñèìàëüíî¿ åíåðãåòè÷íî¿ åôåêòèâíîñò³. 24 ISSN 2413-7723. Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2017. ¹ 1 Ðèñ.4. Çàëåæí³ñòü îïòèìàëüíî¿ øâèäêîñò³ òåïëîíîñ³ÿ â³ä ì³ñÿöÿ îïàëþâàëüíîãî ïåð³îäó ïðè dâí = 0,032 ì òà ð³çíèõ çíà÷åííÿõ Hñâ, ì: 1 —20; 2 — 50 ; 3 — 100. Ðèñ.5. Çàëåæí³ñòü ì³í³ìàëüíèõ ïèòîìèõ ñóìàðíèõ çàòðàò çîâí³øíüî¿ åíåðã³¿ íà ÒÍÑ îïàëåííÿ â³ä ì³ñÿöÿ îïàëþâàëüíîãî ïåð³îäó. Ïîçíà÷åííÿ êðèâèõ ÿê íà ðèñ.4. Ðèñ.6. Çì³íà îïòèìàëüíî¿ øâèäêîñò³ òåïëîíîñ³ÿ ïðîòÿãîì îïàëþâàëüíîãî ñåçîíó ïðè ãëèáèí³ ñâåðäëîâèíè Hñâ = 100 ì òà ð³çíèõ çíà÷åííÿõ ä³àìåòðà òðóáè òåïëîîáì³ííèêà dâí, ì: 1 — 0,04; 2 — 0,032; 3 — 0,025; 4 — ïðè óìîâ³ íåçì³ííîãî çíà÷åííÿ ñå- ðåäíüîãî çà ñåçîí ïèòîìîãî òåïëîâîãî ïîòîêó qã = 25 Âò/ì òà dâí = 0,025 ì. Ðèñ.7. Çàëåæí³ñòü ì³í³ìàëüíî¿ ïèòîìî¿ ðîáîòè âïðîäîâæ îïàëþâàëüíîãî ñåçîíó ïðè ãëèáèí³ ñâåðäëîâèíè Hñâ = 100 ì òà ð³çíèõ ä³àìåòðàõ òðóáè òåïëîîáì³ííèêà. Ïîçíà÷åííÿ êðèâèõ ÿê íà ðèñ.6. Ñïèñîê ë³òåðàòóðè 1. Áåëÿåâà Ò.Ã. Òåïëîîáìåí â ñèñòåìå «U-îáðàçíûé òåïëîîáìåííèê — ãðóíò» â ïðîöåññàõ àêêóìóëèðî- âàíèÿ è èçâëå÷åíèÿ òåïëîòû // Ïðîì. òåïëîòåõ- íèêà. — 2013. — ¹ 1. — Ñ. 72–79. 2. Áåçðîäíèé Ì.Ê., Ïðèòóëà Í.Î. Òåðìîäèíàì³÷íà òà åíåðãåòè÷íà åôåêòèâí³ñòü òåïëîíàñîñíèõ ñõåì òåïëî- ïîñòà÷àííÿ. — Êè¿â : Ïîë³òåõí³êà, 2016. — 272 ñ. 3. ²íæåíåðíå îáëàäíàííÿ áóäèíê³â ³ ñïîðóä. Ïðîåêòó- âàííÿ ñèñòåì îïàëåííÿ áóä³âåëü ç òåïëîâèìè íàñî- ñàìè : ×èííèé â³ä 01.09.2010. — Êè¿â : Ì³íðåã³îí- áóä Óêðà¿íè, 2010. — 52 ñ. 4. Êîðäàñ Î., Íèêèôîðîâè÷ Å.È. Ìîäåëèðîâàíèå ýíåðãåòè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê ãåîòåðìàëüíûõ ñèñ- òåì // Ïðèêëàäíà ã³äðîìåõàí³êà. — 2014. — ¹ 1. — Ñ. 42–52. 5. Áåçðîäíèé Ì.Ê., Ïóõîâèé ².²., Êóòðà Ä.Ñ. Òåï- ëîâ³ íàñîñè òà ¿õ âèêîðèñòàííÿ : Íàâ÷. ïîñ³á. — Êè¿â : ÍÒÓÓ «ÊÏ²», 2013. — 312 ñ. 6. Îáîðóäîâàíèå WILO. — [Ýëåêòðîííûé ðåñóðñ]. — Ðåæèì äîñòóïà: http://www.wilo.ua/cps/ rde/xchg/ua-ua/layout.xsl/index.htm 7. Òåïëîôèçè÷åñêèå ñâîéñòâà âîäíîãî ðàñòâîðà ýòèëåíã- ëèêîëÿ. — [Ýëåêòðîííûé ðåñóðñ]. — Ðåæèì äîñòóïà: http://www.dpva.info/Guide/ GuideMedias/Anti- freeze/MEGwaterProperties/ 8. Ãåðøêîâè÷ Â.Ô. Êîå-÷òî èç àìåðèêàíñêîãî îïûòà ïðîåêòèðîâàíèÿ òåïëîâûõ íàñîñîâ // Òåïëîâûå íàñîñû. — 2011. — ¹ 1. — Ñ. 12–19. Íàä³éøëà äî ðåäàêö³¿ 11.04.17 ISSN 2413-7723. Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2017. ¹ 1 25 Áåçðîäíûé Ì.Ê., äîêò. òåõí. íàóê, ïðîô., Ïðèòóëà Í.À., êàíä. òåõí. íàóê, Ãîáîâà Ì.À. Íàöèîíàëüíûé òåõíè÷åñêèé óíèâåðñèòåò Óêðàèíû «Êèåâñêèé ïîëèòåõíè÷åñêèé èíñòèòóò èì. È. Ñèêîðñêîãî», Êèåâ ïð. Ïîáåäû, 37, 03056 Êèåâ, Óêðàèíà, e-mail: m.bezrodny@kpi.ua Îïòèìàëüíûå óñëîâèÿ ðàáîòû òåïëîíàñîñíûõ ñèñòåì îòîïëåíèÿ ñ èñïîëüçîâàíèåì àêêóìóëèðîâàííîé òåïëîòû ãðóíòà Èçëîæåíà ìåòîäèêà îïðåäåëåíèÿ îïòèìàëüíûõ óñëîâèé ðàáîòû âåðòèêàëüíîãî ãðóíòîâîãî òåïëîîáìåííèêà äëÿ òåïëîíàñîñíîé ñèñòåìû íèçêîòåìïåðàòóðíîãî âîäÿíîãî îòîïëåíèÿ ñ èñïîëüçîâàíèåì òåïëîòû ãðóíòà, êîòîðûå îáåñïå÷èâàþò ìèíèìóì ýíåðãåòè÷åñêèõ çàòðàò íà âûðàáîòêó òåïëîòû. Îïðåäåëåíî, ÷òî ïðè ïðèìåíåíèè âåðòèêàëüíûõ çîíäîâ äëÿ òåï- ëîíàñîñíîé ñèñòåìû òåïëîñíàáæåíèÿ ñóùåñòâóåò îïòèìàëüíàÿ ñêîðîñòü òåïëîíîñèòåëÿ, êîòîðîé ñîîòâåòñòâóþò ìèíèìàëüíûå ñóììàðíûå çàòðàòû ýëåêòðîýíåðãèè íà ñèñòåìó îòîïëåíèÿ â öåëîì. Ïîëó÷åíî ñîîòíîøåíèÿ ìåæäó õàðàêòåðèñòèêàìè âåðòèêàëüíîãî ãðóí- òîâîãî òåïëîîáìåííèêà (ãëóáèíà ñêâàæèíû, èíòåíñèâíîñòü îòáîðà òåïëîòû îò ãðóíòà, äèàìåòð òðóáû, ñêîðîñòü äâèæåíèÿ òåïëîíîñèòåëÿ) â îïòèìàëüíûõ óñëîâèÿõ åãî ðàáîòû. Ïîêàçàíî, ÷òî îïòèìàëüíàÿ ñêîðîñòü òåïëîíîñèòåëÿ â íèæíåì êîíòóðå çàâèñèò îò ãëóáè- íû ñêâàæèíû, äèàìåòðà òðóáû òåïëîîáìåííèêà è ïðàêòè÷åñêè íå çàâèñèò îò òåìïåðàòóð- íûõ óñëîâèé ðàáîòû òåïëîíàñîñíîé ñèñòåìû. Óñòàíîâëåíî, ÷òî áîëåå âûñîêàÿ ñêîðîñòü íàáëþäàåòñÿ â íà÷àëå îòîïèòåëüíîãî ïåðèîäà ñ ó÷åòîì àêêóìóëèðîâàíèÿ ýíåðãèè â ãðóí- òå. Îïòèìàëüíàÿ ñêîðîñòü òåïëîíîñèòåëÿ äîëæíà óìåíüøàòüñÿ äî êîíöà îòîïèòåëüíîãî ñåçîíà äëÿ îáåñïå÷åíèÿ ìèíèìàëüíûõ óäåëüíûõ çàòðàò ýíåðãèè íà òåïëîíàñîñíûõ ñèñòåìàõ. Îòìå÷åíî, ÷òî îïòèìàëüíàÿ ñêîðîñòü âîçðàñòàåò ñ óâåëè÷åíèåì ãëóáèíû ñêâà- æèíû è óìåíüøåíèåì äèàìåòðà òðóáû òåïëîîáìåííèêà. Óñòàíîâëåííûå ñîîòíîøåíèÿ ìî- ãóò áûòü èñïîëüçîâàíû ïðè îïðåäåëåíèè îïòèìàëüíûõ óñëîâèé ðàáîòû âåðòèêàëüíîãî ãðóíòîâîãî òåïëîîáìåííèêà â òåïëîíàñîñíûõ ñèñòåìàõ íèçêîòåìïåðàòóðíîãî îòîïëåíèÿ ñ öåëüþ äîñòèæåíèÿ èõ ìàêñèìàëüíîé ýíåðãåòè÷åñêîé ýôôåêòèâíîñòè. Áèáë. 8, ðèñ. 7. Êëþ÷åâûå ñëîâà: òåïëîâîé íàñîñ, âåðòèêàëüíûé ãðóíòîâîé òåïëîîáìåííèê, íèçêîòåì- ïåðàòóðíàÿ ñèñòåìà îòîïëåíèÿ, ìèíèìàëüíûå óäåëüíûå çàòðàòû âíåøíåé ýíåðãèè. References 1. Belyaeva T.G. [Heat transfer in the system «U-shaped heat exchanger — ground» in the pro- cesses of accumulation and extraction of heat], Promyshlennaja teplotehnika, 2013, (1), pp. 72–79. (Rus.) 2. Bezrodny M.K., Prytula N.O. [Thermodynamic and energy efficiency of heat pump heating circuits: monograph], Kiev : Polytechnic, 2016, 272 p. (Ukr.) 3. [Engineering equipment of buildings and structures. Design of heating buildings with heat pumps], Ef- fective as of 01.09.2010, Kiev : Ukraine Ministry of Regional Development, 2010, 52 p. (Ukr.) 4. Kordas O., Nikiforovich E.I. [Simulation of the en- ergy characteristics of the geothermal systems], Prykladna gidromehanika, 2014, (1), pp. 42–52. (Rus.) 5. Bezrodny M.K., Puhovyj I.I., Kutra D.S. [Heat pumps and their use], Kiev : NTUU «KPI», 2013, 312 ð. (Ukr.) 6. Oborudovanie WILO. — Access mode. — http:// www.wilo.ua/cps/rde/xchg/ua-ua/layout.xsl/in- dex.htm. (Rus.) 7. [Thermophysical properties of an aqueous solution of ethylene glycol]. — Access mode. — http://www. dpva.info/Guide/GuideMedias/Antifreeze/MEG- waterProperties/ (Rus.) 8. Gershkovich V.F. [Some of the American experience in the design of heat pumps], Teploviey Nasosy [Íeat Pumps], 2011, (1), pp. 12–19. (Rus.) Received April 11, 2017 26 ISSN 2413-7723. Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2017. ¹ 1 Bezrodnyi M.K., Doctor of Technical Sciences, Professor, Prytula N.A., Candidate of Technical Sciences, Gobova Ì.À. National Technical University of Ukraine «Igor Sikorsky Kiev Polytechnic Institute», Kiev 37, Pobedy Ave., 03056 Kiev, Ukraine, e-mail: m.bezrodny@kpi.ua Optimal Working Conditions of the Ground Source Heat Pump for Heat Supply The method of determination of optimal working conditions of vertical ground heat exchanger for heat pump low temperature water heating system, providing minimum en- ergy cost for heat production is presented in this article. It was determined that there is an optimum speed of a heat carrier to which minimum total cost of electricity for heating system in a whole corresponds when using vertical probes for heat pump heating system. The correlation between the characteristics of vertical ground heat exchanger (depth of the well, the intensity of selection of heat from the soil pipe diameter, the velocity of a heat carrier) in its optimal working conditions was found. It is shown that the optimum velocity of a heat carrier in the lower circuit depends on the depth of the well, the heat exchanger tube diameter, and is almost independent of temperature conditions works of heat pump systems. It is found that the higher velocity observed at the beginning of the heating period in view of energy storage in the ground. Optimum coolant velocity should decrease until the end of the heating season to ensure minimum specific energy expendi- ture at HPS. Also noted that an optimum velocity increases with increasing depth of the well and with decreasing diameter of the heat exchanger tube. The established correlation may be used when determining the optimum operating conditions of the vertical ground heat pump heat exchanger low-temperature heating systems with a plan to maximize their energy efficiency. Bibl. 8, Fig. 7. Key words: heat pump, vertical ground heat exchanger, low temperature heating system, the minimum unit cost of external energy.

Оптимальні умови роботи теплонасосних систем опалення з використанням акумульованої теплоти грунту

Репозитарії

Схожі ресурси