ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОМБИНИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ «ТЕПЛОВОЙ НАСОС – НАКОПИТЕЛЬ ЭНЕРГИИ» ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ КОМФОРТНЫХ УСЛОВИЙ В ОФИСАХ

Елена Бабикова

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОМБИНИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ «ТЕПЛОВОЙ НАСОС – НАКОПИТЕЛЬ ЭНЕРГИИ» ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ КОМФОРТНЫХ УСЛОВИЙ В ОФИСАХ

Тема выпускной квалификационной работы: «Использование комбинированной системы «тепловой насос – накопитель энергии» для обеспечения комфортных условий в офисах» Данная работа посвящена исследованию комбинированной системы включающей в себя тепловой насос с солнечными коллекторами и резервуа-ром для сезонного хранения энергии для обеспечения комфортных условий в офисном здании. Цель этого исследования являются удовлетворение потребностей в отоплении офисного здания путем внедрения теплового насоса с солнечными коллекторами, которые подключены к сезонному резервуару для хранения энергии. Задачи, которые решались в ходе исследования: 1) Анализ возможности применения в системе отопления комбинированной системы, состоящей из теплового насоса с солнечными коллекторами и резервуара для сезонного хранения энергии; 2) Обоснования надобности использования комбинированной системы; 3) Разработки подходов к применению системы теплоснабжения с использованием теплового насоса и солнечных коллекторов с резервуаром для сезонного хранения энергии; 4) Выбора системы для конкретного объекта. Первая фаза проекта состоит в загрузке сезонного резервуара для хранения энергии в летнее время. Количество накопленного тепла будет использоваться в зимнее время для удовлетворения потребности в отоплении на стороне испарения теплового насоса (разгрузки). Благодаря реализации этого типа комбинации с тепловым насосом и сезонным резервуаром, несоответ-ствие между выработкой тепла и потребностью в отоплении может быть в значительной степени покрыто. Другим преимуществом этой комбинации является снижение потребления электроэнергии компрессором и повышение коэффициента производительности.

Энергетика

Диссертации

Вуз: Санкт-Петербургский государственный политехнический университет (ФГБОУ ВПО «СПбГПУ»)

ID: 5f2937b4cd3d3e0001b33971

UUID: cea45a80-b86a-0138-1091-0242ac180006

Язык: Русский

Опубликовано: больше 3 лет назад

Просмотры: 14

14.28

Елена Бабикова

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет (ФГБОУ ВПО «СПбГПУ»)

Комментировать 0

Рецензировать 1

Скачать - 2,5 МБ

Поделиться работой

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого Инженерно-строительный институт Высшая школа гидротехнического и энергетического строительства Работа допущена к защите Директор ВШГиЭС ___________ Г.Л. Козинец «___»_______________2020 г. ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА Магистерская диссертация ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОМБИНИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ «ТЕПЛОВОЙ НАСОС – НАКОПИТЕЛЬ ЭНЕРГИИ» ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ КОМФОРТНЫХ УСЛОВИЙ В ОФИСАХ по направлению 08.04.01 «Строительство» по образовательной программе 08.04.01_11 «Инженерные системы зданий и сооружений» Выполнил: студент гр. 3140801/ 81101 Е.С. Бабикова Руководитель: Чл.-корр. Академии военных наук РФ, профессор ВШГиЭС ИСИ, д.т.н., с.н.с. М.И. Куколев Консультант по нормоконтролю: доцент ВШГиЭС ИСИ, к.т.н. О.Н. Столяров Санкт-Петербург 2020

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ПЕТРА ВЕЛИКОГО Инженерно-строительный институт Высшая школа гидротехнического и энергетического строительства УТВЕРЖДАЮ Директор ВШГиЭС «10» 02 Г.Л. Козинец 2020 г. ЗАДАНИЕ на выполнение выпускной квалификационной работы студенту Бабиковой Елене Сергеевне, группа 3140801/81101 1. Тема работы: Использование комбинированной системы «тепловой насос – накопитель энергии» для обеспечения комфортных условий в офисах. 2. Срок сдачи студентом законченной работы: июнь 2020. 3. Исходные данные по работе: результаты научно-исследовательской работы магистра в семестрах. 4. Содержание работы (перечень подлежащих разработке вопросов): 1) Актуальность исследования; 2) Обзор литературных источников с формулировкой цели и задач исследования; 3) Теоретическая часть исследования; 4) Практическая часть исследования; 5) Заключение с краткими выводами по работе. 5. Перечень графического материала: фотографии, рисунки, схемы и графики для наиболее информативного представления материалов исследования (количество согласовывается с руководителем при окончательном оформлении работы). 6. Консультанты по работе: отсутствует. 7. Дата выдачи задания 03.02.2020 Руководитель ВКР ______________________________________ ________________________ (подпись) инициалы, фамилия Задание принял к исполнению 03.02.2020 (дата) Студент _______________________________________________ ________________________ (подпись) инициалы, фамилия

Календарный план подготовки магистерской диссертации № Содержание планируемой работы 1. 2. Актуальность исследования Обзор литературных источников с формулировкой цели и задач исследования Теоретическая часть исследования Практическая часть исследования Заключение с краткими выводами по работе 3. 4. 5. 6. 7. 8. Оформление ВКР Получение отзыва руководителя и рецензии Сдача ВКР Сроки выполнения начало 02.20 02.20 конец 03.20 03.20 03.20 03.20 04.20 04.20 04.20 05.20 04.20 05.20 06.20 05.20 05.20 06.20 Отметка научного руководителя о выполнении Научный руководитель _______________________________________ М.И. Куколев (подпись) Студент _______________________________________ Е.С. Бабикова (подпись)

2 РЕФЕРАТ Работа содержит 81 с., 32 рис., 3 табл., 98 источн. КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: ТЕПЛОВОЙ НАСОС С СОЛНЕЧНЫМИ КОЛЛЕКТОРАМИ, СЕЗОННЫЙ НАКОПИТЕЛЬ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ, СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГИЯ. Тема выпускной квалификационной работы: «Использование комбинированной системы «тепловой насос – накопитель энергии» для обеспечения комфортных условий в офисах» Данная работа посвящена исследованию комбинированной системы включающей в себя тепловой насос с солнечными коллекторами и резервуаром для сезонного хранения энергии для обеспечения комфортных условий в офисном здании. Цель этого исследования являются удовлетворение потребностей в отоплении офисного здания путем внедрения теплового насоса с солнечными коллекторами, которые подключены к сезонному резервуару для хранения энергии. Задачи, которые решались в ходе исследования: 1) Анализ возможности применения в системе отопления комбинирован- ной системы, состоящей из теплового насоса с солнечными коллекторами и резервуара для сезонного хранения энергии; 2) Обоснования надобности использования комбинированной системы; 3) Разработки подходов к применению системы теплоснабжения с ис- пользованием теплового насоса и солнечных коллекторов с резервуаром для сезонного хранения энергии; 4) Выбора системы для конкретного объекта. Первая фаза проекта состоит в загрузке сезонного резервуара для хра- нения энергии в летнее время. Количество накопленного тепла будет использоваться в зимнее время для удовлетворения потребности в отоплении на стороне испарения теплового насоса (разгрузки). Благодаря реализации этого

3 типа комбинации с тепловым насосом и сезонным резервуаром, несоответствие между выработкой тепла и потребностью в отоплении может быть в значительной степени покрыто. Другим преимуществом этой комбинации является снижение потребления электроэнергии компрессором и повышение коэффициента производительности. ABSTRACT 81 pages, 32 figures, 3 tables, 98 sources. KEYWORDS: HEAT PUMP WITH SOLAR COLLECTORS, SEASONAL STORAGE OF HEAT ENERGY, SOLAR ENERGY. Theme of final qualification work: ―Using the combined system «heat pump - energy storage» to ensure comfortable conditions in offices‖ This work is devoted to the study of a combined system including a heat pump with solar collectors and a reservoir for seasonal energy storage to ensure comfortable conditions in the office building. The purpose of this study is to satisfy the heating needs of an office building by introducing a heat pump with solar collectors that are connected to a seasonal energy storage tank. Tasks that were solved during the study: 1) Analysis of the possibility of using a combined system in the heating system, consisting of a heat pump with solar collectors and a reservoir for seasonal energy storage; 2) Justification of the need to use a combined system; 3) Development of approaches to the use of a heat supply system using a heat pump and solar collectors with a reservoir for seasonal energy storage; 4) Selecting a system for a specific object. The first phase of the project is to load a seasonal summer energy storage tank. The amount of stored heat will be used in the winter to meet the heating demand on the evaporation side of the heat pump (discharge). By implementing this type of combination with a heat pump and a seasonal tank, the mismatch between

4 heat production and heating demand can be largely addressed. Another advantage of this combination is a reduction in compressor power consumption and an increase in performance factor.

5 СОДЕРЖАНИЕ Определения, обозначения, сокращения…………………………………... 7 Введение…………………………………………………………………...… 8 Глава 1. Обзор литературы, постановка задачи исследования…………… 11 1.1 Типы и применение тепловых насосов……………………………… 12 1.1.1 Парокомпрессионные тепловые насосы…………………...… 13 1.1.2 Абсорбционные тепловые насосы ………………………….... 15 1.2 Типы и применение накопителей энергии………………………….. 19 1.2.1 Однофазные тепловые накопители…………………………… 21 1.2.2 Тепловые накопители с фазовым переходом «твердое тело- 22 жикость»………………………………………………………... 1.2.3 Аккумулирующий материал…………………………………... 23 1.3 Стратификация воды…………………………………………………. 23 1.4 Конфигурация теплопередачи……………………………………….. 24 1.5 Тепловой насос с солнечными коллекторами………………………. 26 1.6 Аккумулирование тепловой энергии с автономным отопителем…. 32 1.7 Выводы………………………………………………………………... 33 Глава 2. Расход тепловой энергии на отопление офисного здания за 34 отопительный период…………………………………………………..…… 2.1 Выбор региона………………………………………………...………. 34 2.2 Анализ теплопотерь в программе Revit……………………………... 36 2.3 Выводы…………………………………………………………........... 39 Глава 3. Моделирование комбинированной системы…………………….. 40 3.1 Схема и принцип работы комбинированной системы……...……… 40 3.1.1 Энергетический анализ системы……………………………… 45 3.1.2 Эксергетический анализ системы…………………………….. 48 3.2 Результаты расчета…...………...……………………….…...........… 53 3.3 Моделирование в среде TRNSYS………...…………………...……. 57 3.3.1 Водный тепловой насос…………………………………...…... 57

6 3.3.2 Подземный резервуар для сезонного хранения……………… 58 3.3.3 Кожухотрубный теплообменник……………………………… 58 3.3.4 Теплообменник с поперечным потоком……………………… 59 3.3.5 Контроллеры………………………………………………........ 59 3.3.6 Фаза зарядки……………………………………………………. 60 3.3.7 Фаза разряда…………………………………………………..... 62 3.4 Результаты в среде TRNSYS………………………..…………...…. 63 3.5 Выводы………………………………………..……………………... 67 Заключение ………………………………………………..……………...…. 68 Список использованных источников …………………………………...…. 70

7 ОПРЕДЕЛЕНИЯ, ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ В настоящее работе применяются следующие термины, обозначения и сокращения и соответствующие им определения: TES - Аккумулирование тепловой энергии SAHP – Тепловой насос с солнечными коллекторами TRNSYS- Программное обеспечение для расчетов HWT - Бак для горячей воды HWT PCM -Материал смены фазы HVAC - Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха EER - Коэффициент энергоэффективности COP - Коэффициент производительности Тепловой накопитель - устройство для накопления тепла с целью его дальнейшего использования. Применяется в индивидуальных домах, квартирах и в промышленности. Аккумулирование энергии - ввод какого-либо вида энергии в устройство, оборудование, установку или сооружение в аккумулятор (накопитель) энергии последующего потребления в том же или в преобразованном виде. Теплоаккумулирующий материал (ТАМ) - вещество в твердом, жидком или газообразном состоянии, посредством которого происходит накопление тепловой энергии.

8 ВВЕДЕНИЕ В настоящее время в России исходя из соображений рационального использования энергетических ресурсов Земли, а также в виду минимизации вреда окружающей среде и соблюдения основных принципов Федерального закона No 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты» (Федеральный закон No 261-ФЗ, 2009) [1]-возрастает потребность в проектировании возобновляемых или вторичных энергоресурсов. Вышеназванный закон основывается на принципах стимулирования энергосбережения и рационального использования энергетических ресурсов. По данным на 2019 г. известно, что в России потребляется около полутора миллиардов тонн у.т. в год, причем около 40 % этой энергии используется в системах теплоснабжения [2]. Все это сопровождается пагубным воздействием на экологию. В то же время в России на данный момент не часто встречается использование возобновляемых источников энергии. Использование возобновляемых источников энергии (ВИЭ) приведет к увеличению энергоэффективности строящихся объектов, а также позволит значительно уменьшить загрязнение окружающей среды. Актуальность темы исследования заключается в повышении эффективности использования энергии в системах теплоснабжения зданий и сооружений; снижении вредных факторов, негативно влияющих на экологию; а также выравнивании циклограммы энерготеплоснабжения объектов путем применения тепловых насосов с солнечными коллекторами и сезонного резервуара для хранения энергии. Степень разработанности темы исследования. Множество ученых посвящали свои исследования тепловым насосам, такие как: Боровков В.М., Молодкина М.А., Дацюк Т.А., Васильев Г.Н., Буртасенков Д.Г., Кириллов Н.Г., Салова Т.Ю. Также вопрос, связанный с тепловыми накопителями, изучали следующие ученые: Куколев М.И., Умеренков Е.В., Котенко Э.В., Ко-

9 тенко В.И., Цымбалюк Ю.В., Шульгин В.В. Но до сих пор не разработана общая расчетная модель для проектирования системы теплоснабжения на основе использования в качестве основных элементов теплового насоса и солнечных коллекторов с сезонным резервуаром для хранения энергии. Целью диссертационной работы является обоснование использования теплового насоса и солнечных коллекторов с резервуаром для сезонного хранения энергии в офисном здании. Для достижения поставленной цели исследования были решены следующие задачи: 1) Анализа возможности применения в системе отопления комбинированной системы, состоящей из теплового насоса с солнечными коллекторами и резервуара для сезонного хранения энергии; 2) Обоснования надобности использования комбинированной системы; 3) Разработки подходов к применению системы теплоснабжения с использованием теплового насоса и солнечных коллекторов с резервуаром для сезонного хранения энергии; 4) Выбора системы для конкретного объекта. Объект исследования. Тепловой насос и солнечные коллекторы с резервуаром для сезонного хранения энергии в системе отопления. Предметом исследования является система отопления с применением теплового насоса и солнечных коллекторов с резервуаром для сезонного хранения энергии. Методы исследования включает в себя сбор литературных данных, теоретический анализ принципов работы тепловых насосов и накопителей тепловой энергии, выявление положительных качеств для района, подбор установки для энергоэффективной работы всей системы отопления.

10 Научная новизна состоит в предложении типа системы, состоящей из теплового насоса, солнечных коллекторов и резервуара для сезонного хранения энергии в системе теплоснабжения с применением программ, позволяющих смоделировать и рассчитать параметры системы. Теоретическая и практическая значимость работы. Теоретическая значимость работы заключается в совершенствовании подхода к проектированию системы, состоящей из теплового насоса, солнечных коллекторов и резервуара для сезонного хранения энергии. Практическая значимость исследования состоит в раскрытии потенциала систем теплоснабжения для использования в жилых и общественных зданиях, удаленных от крупных населенных пунктов, лишенных возможности подключения к теплосети.

11 ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ, ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ Совершенствование и использование технологий возобновляемых источников энергии развиваются из-за экологических проблем и растущего спроса на энергию. Солнечная энергия является наиболее перспективным источником энергии, так как имеет возможность возобновления. Но вот в виду своей непостоянности она может быть использована в течение только определенного временного периода. Сезонное аккумулирование энергии является распространенным методом решения этой проблемы. Главным преимуществом системы с сезонным резервуаром для хранения энергии является тот факт, что энергия может быть собрана всякий раз, когда она доступна, и может использоваться, когда это необходимо. Кроме того, сочетание теплового насоса с солнечными коллекторами (SAHP) и сезонное аккумулирования энергии приводят к максимальной эффективности и снижению затрат на электроэнергию. Эта система может быть безопасна как в бытовом, так и промышленном использовании для обогрева и обеспечения кондиционирования помещений, а также для горячего водоснабжения. Резервуары для сезонного хранения энергии с использованием возобновляемых источников энергии делится на две основные категории: для краткосрочного хранения и для долгосрочного. Из-за потерь тепла из резервуара для долгосрочного хранения, резервуары для краткосрочного хранения имеют больше потенциала для применения в системе. Десятилетиями солнечная энергия рассматривалась и использовалась как возобновляемый источник энергии, но основным недостатком внедрения солнечного источника является высокая производительность в летнее время, тогда как самый высокий спрос на энергию приходится на зимний период. Солнце является циклическим источником энергии. Этот факт делает сезонный резервуар для хранения энергии лучшим решением для устранения этого разрыва.

12 Первая попытка была предпринята Шпейером в 1950-х годах [3]. Он первый рассматривал потенциал сохранения тепловой энергии летом для дальнейшего еѐ использования зимой. Эта система была внедрена в Швеции впервые [4]. Исследователь пришел к выводу, что для отопления зданий долговременное аккумулирование представляется экономически невыгодным, так как стоимость сезонного резервуара на квадратный метр солнечного коллектора примерно в два раза превышает стоимость системы кратковременного хранения. Другим параметром, отличающим эти две системы, является средняя температура воды на выходе при кратковременном хранении: она значительно выше, чем при сезонном хранении [5]. При использовании резервуара для краткосрочного хранения можно сразу использовать горячую воду на выходе для подачи потребителю на нужды обогрева помещения или бытовой горячей воды, а при сезонном хранении температура на выходе низкая, в следствие чего вода уже не может быть использована напрямую для отопления помещений и нужд ГВС. Используя на практике долгосрочное хранение, необходимо рассмотреть и запроектировать теплообменник для обмена накопленного тепла в резервуаре со вторичной жидкостью. Этот тип низкотемпературных резервуаров применяется в системе с тепловыми насосами [5]. 1.1 Типы и применение тепловых насосов Тепловой насос — это устройство, реализующее обратный термодинамический цикл, при котором тепло от низкотемпературного источника передается к телу с большей температурой. В соответствии со вторым законом термодинамики, такой процесс может быть реализован только посредством совершения работы внешних сил. В зависимости от типа теплового насоса, работа совершается или компрессором (в парокомпрессионных ТН), или посредством термохимического преобразования (в абсорбционных ТН). Основным преимуществом данных установок является коэффициент преобразования, превышающий единицу,

13 что означает получение потребителем в несколько раз большей тепловой энергии, чем было затрачено на работу ТН. Схемы на Рисунке 1.1 демонстрирует разницу тепловых насосов с механическим и термическим приводами. Общими же элементами являются два теплообменника (испаритель (E) и конденсатор (С)) и дросселирующий клапан (EV). В обоих случаях работа совершается для изменения агрегатного состояния хладагента, используемого в качестве теплоносителя. Рисунок 1.1 - Принципиальные схемы парокомпрессионного (слева) и абсорбционного (справа) тепловых насосов [6, с.6] 1.1.1 Парокомпрессионные тепловые насосы Принцип действия парокомпрессионного ТН основан на следующих физических явлениях:  Выделение и поглощение теплоты веществом при изменении его агрегатного состояния (испарение и конденсации соответственно);  Изменение температуры конденсации/испарения вещества при изменении давления. В испарителе рабочее тело (хладагент) кипит при низком давлении, поглощая тепло, подведенное от низкопотенциального источника (Q0 на рисунке 1.1). Затем, хладагент в газообразном состоянии подвергается сжатию в компрессоре (с приводом от электрического или другого двигателя), нагрева-

14 ется и поступает в межтрубное пространство конденсатора. Где за счет передачи тепла (Q1 на рисунке 1.1) теплоприемнику происходит конденсация хладагента. Из конденсатора хладагент в жидком состоянии возвращается в испаритель, проходя через дроссель, где понижается его давление с последующим понижением температуры. Затем цикл начинается снова. Схема и термодинамический цикл парокомпрессионного ТН (в lg p-h и T-s диаграммах) представлены на рисунке 1.2. Рисунок 1.2 - Схема и термодинамические циклы парокомпрессионного теплового насоса в lg p-h и T-s диаграмме [7, с.14] Обратный цикл Карно (рисунок 1.3) представляет собой идеальный цикл парокомпрессионного ТН. Рисунок 1.3 - Обратный цикл Карно в T-s диаграмме

15 1.1.2 Абсорбционные тепловые насосы Рисунок 1.4 - Обобщенная схема работы абсорбционного ТН [8] Жидкий абсорбент поглощает пары хладагента (произведенные в испарителе) в абсорбере (на рисунке 1.4). Эта реакция происходит с выделением полезной теплоты (Q1‘), которая используется так же, как теплота, получаемая в конденсаторе. Затем жидкий раствор абсорбента и хладагента насосом (Н) перекачивается в десорбер (Г) с повышением давления. В десорбер подается теплота (Q2), которая служит для выпаривания хладагента из жидкого раствора. Пары хладагента поступают в конденсатор (К), где при конденсации отдают теплоту (Q1‖), а затем поступают на дросселирующий клапан (РК), понижающий их давление и температуру, а, следовательно, изменяющий агрегатное состояние на жидкое. В то же время концентрированный абсорбент возвращается в абсорбер, также проходя через дроссель (РКр). Простейший одноступенчатый цикл абсорбционного ТН изображен на рисунке 1.5.

16 Рисунок 1.5 - Термодинамический цикл абсорбционного ТН в lnp/(-1/T) диаграмме [6] По источнику тепла выделяют тепловые насосы:  Геотермальные. Тепловая энергия берется из грунта или воды.  Воздушные. Тепло извлекается из атмосферы.  Использующие вторичное тепло. В качестве источника тепла используются воздух, вода, канализационные стоки. В соответствии с этими тремя критериями тепловые насосы делятся на следующие группы:  Тепловые насосы «воздух-воздух». Этот вид тепловых насосов забирает тепло у более холодного воздуха, еще больше понижая его температуру, и отдает его в отапливаемое помещение.  Тепловые насосы «вода-вода». Используется тепло грунтовых вод, которое передается воде для отопления и горячего водоснабжения.  Тепловые насосы «вода-воздух». Используются зонды или скважины для воды и воздушная система отопления.  Тепловые насосы «воздух-вода». Атмосферное тепло использу- ется для водяного отопления.

17  Тепловые насосы «грунт-вода». Трубы прокладываются под землей, и по ним циркулирует вода, забирающая тепло из грунта.  Тепловые насосы «лед-вода». Для нагревания воды в системе отопления и горячего водоснабжения используется тепловая энергия, которая высвобождается при получении льда. Замораживание 100-200 л воды способно обеспечить обогрев среднего дома в течение часа. Все типы тепловых насосов имеют свои особенности, преимущества и недостатки. Например, воздушный тепловой насос является наиболее распространенным типом, но для применения в холодном климате не является экономически эффективным и энергосберегающим из-за высоких тепловых нагрузок, так как температура окружающей среды может резко меняться в течение года. Основываясь на этом факте, становится понятно: чем более постоянная температура источника тепла, тем более достижим высокий коэффициент полезного действия (КПД) для теплового насоса. Из-за этого критерия тепловой насос наземного источника часто используется в промышленности. Основным преимуществом грунта как источника тепла является постоянная температура в течение года. По данным Международного энергетического агентства с каждым днем спрос на тепловые насосы растет рисунок 1.6. Рисунок 1.6 - Прогноз мирового спроса на тепловые насосы к 2020 г. [8]

18 Одним из направлений применения энергоэффективных технологий является задействование в системах энерго- и теплоснабжения теплонасосных установок. Вопросами применения теплонасоных установок в системах теплоснабжения и отопления занимались в:  Санкт-Петербургском политехническом университете Петра Ве- ликого (Боровков В.М., Зысин В.А., Сергеев В.В., Молодкина М.А., Аникина И.Д., Аверьянова О.В.) [9, 10];  Санкт-Петербургском государственном архитектурно- строительном университете (Дацюк Т.А., Полушкин В.И., Васильев В.Ф.) [17];  ОАО «ИНСОЛАР-ИНВЕСТ» (Васильев Г.Н.,Хрустачев Л.В., Ро- зин А.Г.) [12, 13];  Кубанском государственном технологическом университете (Буртасенков Д.Г., Шерстобитов И.В., Кондратьева Н.Ю.) [14];  Московском государственном университете инженерной эколо- гии (Калнинь И.М.) [15-18];  Военном инженерно-космическом университете им. А.Ф. Мо- жайского (Кириллов Н.Г.; Авсюкевич Д.А.; Сударь Ю.М.; Осовский В.А.) [19];  Санкт-Петербургском государственном аграрном университете (Салова Т.Ю.) [20, 21, 22] и др. Вышеперечисленные исследователи вели работы по системам, использующим в качестве источника низкопотенциальную теплоту наружного воздуха, грунтовых и сточных вод. Однако, вопрос применения комбинированной системы теплового насоса с сезонным накоплением тепловой энергии исследован в недостаточной степени. В литературных источниках практически отсутствуют модели и

19 методики расчета внутренних инженерных систем с комбинированной системой. Таким образом, разработка комбинированной системы для уменьшения энергопотребления здания, остается актуальной. Системы, использующие нетрадиционные источники теплоты, применяются в Китае [22, 23, 24], США и Европе [25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34]. Основным элементом таких систем являются теплонасосные установки (ТНУ) [35, 17,18, 36, 37, 38, 39, 40,41]. К примеру, в США [26, 27] используется до 5 млн. ед. ТНУ, которые входят в состав как внутренних теплоснабжающих систем, так и систем теплоснабжения целых районов городов. А в некоторых городах Евросоюза теплоснабжение осуществляется на 50% от ТНУ. В процессе анализа эксплуатации ТНУ в Швеции было установлено, что наиболее эффективно такие установки проявляют себя на предприятиях пищевой, текстильной, а также химической промышленности. На территории нашей страны упоминания о проектировании объектов с применением ТНУ датируются 1926 годом [42]. Среди реализованных проектов с ТНУ в промышленности можно отметить: совхоз «Горки-2» в Московской области (1963 г.), чайную фабрику в Грузии (1976 г.) [43], Подольский химико-металлургический завод (1987 г.) [44]. Кроме объектов промышленности в СССР теплонасосные установки применялись на объектах общественного назначения. Так, например, ТНУ мощностью 2,5 МВт была установлена в пансионате «Дружба», расположенном в г. Ялта в начале 80-х годов, в торговом центре и в больнице в Абхазии и в жилом доме (пос. Букурия, Молдавская АССР) [45]. 1.2 Типы и применение накопителей энергии Постоянно растущий спрос на энергию заставил ученых и экспертов в области энергетики сосредоточиться на энергосбережении и внедрении современных технологий, таких как хранение тепловой энергии, которые могут

20 запасать излишки энергии в моменты спада спроса на энергию и использовать ее во время пиковых нагрузок. Для преодоления несоответствия между выработкой энергии и использованием применяется резервуар для сезонного накопления энергии Вопросы применения разного рода тепловых накопителей вызывали интерес еще несколько десятков лет назад. Теоретическими и практическими исследованиями в этой области занимались такие зарубежные ученые как Г. Бекман[46], П. Гилли[46], В.Д. Левенберг [47]. Среди отечественных ученых большой вклад в изучение тепловых накопителей внесли: Куколев М.И.[4851], Умеренков Е.В.[52], Котенко Э.В.[53], Цымбалюк Ю.В. [54], Шульгин В.В. [55-57] Основной целью аккумулирования энергии является сокращение затрат на потребляемую энергию, поскольку стоимость энергии, потребляемой в период пиковых нагрузок, выше стоимости энергии, потребляемой в период спада. Тепловое аккумулирование – это химические или физические процессы, которые позволяют накапливать тепло в тепловом аккумуляторе. Тепловой аккумулятор состоит из резервуара для хранения, аккумулирующей среды (рабочего тела), устройств для зарядки и вспомогательного оборудования. Одним из способов сбережения энергии является использование так называемых аккумуляторов энергии (тепловых накопителей). Подобные установки способны сберечь энергию и обеспечить резерв в случае внезапного прекращения работы системы отопления [58, 59, 60]. Основной целью аккумулирования энергии является преодоление, сглаживание несоответствий между подачей энергии потребителю и его реальными потребностями. Еще одной важной задачей аккумулирования энергии является выравнивание выработки энергии, то есть уменьшение подачи в период пиковых нагрузок и заполнение провалов тогда, когда энергия почти не используется[60, 61-63].

21 Тепловые накопители (аккумуляторы), как правило, работают на принципе накопления – выделения внутренней энергии. Это достигается за счет химических или физических процессов внутри аккумулятора. Например, за счет нагревания, охлаждения жидких или твердых тел, плавления и других обратимых реакций. По аккумулирующей среде можно установить следующую классификацию аккумуляторов тепла:  прямое аккумулирование (теплообмен и аккумулирование проис- ходят в одной среде)  косвенное аккумулирование (только теплообмен, процесс может протекать с фазовым переходом и без)  полупрямое аккумулирование  сорбционное (основано на способности некоторых веществ аб- сорбировать газы с выделением тепла) На сегодняшний день существует большое количество разных видов аккумуляторов энергии: паровые, жидкостные, с электронагревательным элементом, пневматические, со скользящим давлением, с постоянным давлением[64-67, 68-70, 71]. 1.2.1 Однофазные тепловые накопители. В этом случае аккумулирующей средой служит вещество, которое нагревается и охлаждается без фазовых переходов. Тепловая емкость аккумулирования определяется при этом внутренней энергией как составляющей энтальпии. Для этого типа накопителей можно использовать как твердые, так и жидкие аккумулирующие материалы. В настоящее время однофазные тепловые накопители широко применяются в бытовых условиях для обогрева помещений и горячего водоснабжения. Самым распространенным и привычным для нас примером теплового накопителя в жилищно-коммунальном хозяйстве является накопительный водонагреватель (аккумулирующее вещество –вода). Заряжаясь в ночное

22 время по «дешевому» тарифу, подобная установка позволяет сэкономить средства на горячем снабжении. Такая система нашла широкое применение в домах, квартирах, дачах, а так же в промышленных зданиях, общественных центрах и т.д. и т.п. Устройство таких водонагревателей одновременно очень простое и экономически эффективное. 1.2.2 Тепловые накопители с фазовым переходом «твердое теложидкость» В отличие от однофазных ТАМ, в случае применения материала с фазовым переходом «твердое тело - жидкость», есть промежуточный этап плавления, который в результате подвода энергии так же накапливает теплоту. Для ТН с использованием теплоты фазового перехода важны следующие свойства: 1. Низкая стоимость 2. Высокие энтальпия фазового перехода и плотность 3. Удобная для эксплуатационных условий температура плавле- ния/затвердевания 4. Высокая теплопроводность в твердой и жидкой фазах 5. Высокая теплоемкость в твердой и жидкой фазах 6. Отсутствие тенденции к расслоению, температурная стабиль- 7. Отсутствие возможности переохлаждения при затвердевании и ность перегрева при плавлении 8. Незначительно изменение объема при плавлении 9. Слабая химическая активность 10. Безопасность (отсутствие ядовитых паров и опасных реакций с рабочей средой

23 1.2.3 Аккумулирующий материал Есть некоторые особенности при выборе аккумулирующего материала. Фактически, удельная теплоемкость, плотность и теплопроводность являются основными свойствами материалов, аккумулирующих тепло [72].  Высокая плотность энергии  Теплопроводность  Хорошая температуропроводность  Низкая коррозионная активность и низкое воздействие на окру- жающую среду  Стабильные химические свойства Без сомнения, вода является наиболее распространенным материалом для аккумулирования тепла в жилых помещениях благодаря своей высокой теплоемкости и теплопроводности. 1.3 Стратификация воды Первое и необходимое определение - стратификация воды. Из-за разницы в плотности между горячей и холодной водой в резервуаре для хранения имеется промежуточная область, где разделяется горячая и холодная вода. Горячая вода остается сверху, а холодная - снизу резервуара. Типичная разница температур в резервуаре для сезонного хранения энергии составляет около 5-10 градусов Цельсия, а температура приточной воды для отопления помещений и горячей воды для бытового потребления составляет от 50 до 90 градусов Цельсия. Происходящая термическая стратификация является неизбежным явлением, на которое влияют несколько параметров, таких как размер и форма резервуара, температура и скорости потока во время зарядки и разрядки, а также расположение и геометрия входов и выходов [72]. Чтобы иметь энергоэффективный резервуар для хранения и объем используемой горячей воды, промежуточная или смешивающая область в резервуаре должна быть как можно более узкой. Эффективность резервуара для

24 хранения тепла может быть улучшена на 20% при полном смешивании воды в резервуаре. Термическое расслоение является одним из важных и жизненно важных критериев, которые следует учитывать при выборе и оптимизации резервуара для хранения энергии (на рисунке 1.7). Это может заметно повлиять на температуру на входе в коллектор и время работы автономного отопителя [73]. Эффективная термическая стратификация резервуара может быть достигнута по трем основным критериям: 1) Хранение воды при разных температурах с раздельными объема- ми. Это означает, что в верхней части бака горячая вода должна поступать в выпускной патрубок, а впуск холодной воды должен располагаться в нижней части бака. 2) Правильная конструкция впускного отверстия резервуара для со- здания естественной стратификации. 3) Минимизация потерь тепла в окружающую среду и количества неиспользованной воды в аккумуляторе тепла. Рисунок 1.7 - Различные степени расслоения в резервуаре-хранилище [72] 1.4 Конфигурация теплопередачи Как правило, существует две основных конфигурации теплопередачи: 1. аппараты с трубчатой поверхностью теплообмена (кожухотруб- ные теплообменники, теплообменники «труба в трубе», оросительные теплообменники, змеевиковые теплообменники); 2. аппараты с плоской поверхностью теплообмена (пластинчатые теплообменники, спиральные теплообменники, аппараты с рубашкой).

25 Несомненно, конфигурации теплообменника могут сильно повлиять на стратификацию (на рисунке 1.8). Согласно Ханету [73], положение погруженных теплообменников должно быть расположено вверху для достижения приемлемого отвода тепла. Ученые [74] оценили внешний кожухотрубный теплообменник и пришли к выводу, что в этом типе меньше перемешивания для уменьшения термического расслоения. Их исследование показало, что эффективность этого типа теплообменника составляет от 40% до 99%. Основным преимуществом кожухотрубого теплообменника является большая площадь теплопередачи, которую имеет этот тип теплообменника, а также возможность его широкого использования с солнечным коллектором. к нагрузке к нагрузке от нагрузки от нагрузки к нагрузке от нагрузки Рисунок 1.8 - Различные конфигурации теплопередачи в резервуаре [72] Одним из наиболее надежных измерений для накопления тепловой энергии является эффективность использования энергии, которая обычно определяется как отношение энергии, извлеченной из резервуара для хранения, к общему количеству предоставленной энергии. TES были оценены двумя основными подходами - с помощью энергетического и эксергетичекого методов исследования. Существуют некоторые критерии, которые могут значительно повлиять на энергетические и эксергетические характеристики TES, такие как массовый расход жидкости, геометрическая структура резервуара, свойства жидкости и температура на входе и начальная температура резервуара. Стратегии управления хранением тепловой энергии

26 Стратегии контроля обычно подразделяются на три основных сектора [75]: 1- Активный TES 2- Пассивный TES 3- Гибридный TES Резервуары для горячей воды были реализованы с использованием PCM или без него. Бак для горячей воды без PCM подразделяется на три категории [75]: 1. Системы отопления помещений с косвенной системой горячего водоснабжения 2. ГВС с системами косвенного отопления 3. Системы тепловых насосов, подающие ГВС и отопление поме- щений. Следует отметить, что системы отопления помещений с непрямыми системами ГВС подразделяются на три категории: 1. Обеспечение потребности ГВС через теплообменник. 2. Обеспечение потребности ГВС в резервуаре ГВС. 3. Размещение резервуара ГВС внутри основного резервуара. Существуют два способа регулирования бака для горячей воды. Обычно эти типы систем должны контролироваться внутри и снаружи резервуара. Простая и базовая стратегия заключается в управлении температурой горячей воды внутри резервуара путем включения / выключения нагревательных элементов, когда температура достигает заданной [75]. 1.5 Тепловые насосы с солнечными коллекторами Наиболее распространенным типом систем для аккумулирования энергии являются тепловые насосы с солнечными коллекторами, тепло которых накапливается в резервуаре для хранения в летнее время через солнечные коллекторы и обеспечивает тепло в зимнее время. Поглощенное тепло от

27 солнечных коллекторов будет передаваться в резервуар для хранения или для непосредственного использования через теплоноситель. Комбинация солнечных коллекторов и теплового насоса может значительно увеличить коэффициент производительности и общий коэффициент энергоэффективности объединенной системы [76]. Следует отметить, что солнечный тепловой насос можно использовать для одновременного или раздельного удовлетворения потребностей в отоплении помещений и ГВС, которые разделены на три основные конфигурации: параллельные (на рисунке 1.9), последовательные системы (на рисунке 1.10) и двойной источник, которые в основном представляют собой комбинацию последовательных (на рисунке 1.11) и параллельных систем (на рисунке 1.12) [76]. Параллельная конфигурация в основном обозначается для тех типов систем, в которых тепло накапливается с помощью теплового насоса и солнечного коллектора, а в последовательных системах тепло просто накапливается либо с помощью теплового насоса, либо с помощью солнечного коллектора. Как правило, в последовательной конфигурации солнечные коллекторы применяются в качестве источника тепла для тепловых насосов. Рисунок 1.9 - Параллельный тип SAHP [77]

28 Рисунок 1.10 - Последовательный тип SAHP [77] Рисунок 1.11 - Тип серии для потребности в отоплении помещений [77]

29 Рисунок 1.12 -. Концепция отопления SAHP с двумя источниками [77] Многие исследования проводились с 1970-х годов с целью улучшения и оптимизации систем SAHP, таких как Спорн и др. [78], Джордан и др. [79], Морган и др. [80], Чатурведи и др. [81] и Макартур и др. [82]. Чтобы получить оценку различных конфигураций системы, необходимо провести сравнительное исследование (Таблица 1.1.). Указываются различные конфигурации систем солнечного коллектора с тепловыми насосам, которые были изучены исследователями: Кайгусуз и др. [83], Фриман и др. [84], Бертрам и др. [85] и Халлер и др. [86]. Фактически в Таблице 1.1 показан обзор конфигураций и производительности системы.

30 Таблица 1.1 - Обзор сравнительных исследований [84, 83, 85,86] Автор Конфигурация Фриман и др. Конфигурация: [84] Производительность параллельный, Коэффициент последовательный и двойной тельности ТН: параллель: источник Технические производи- 2,0, двойной источник: характеристики 2,53 коллектора: плоская пластина Хранение: бак для жидкости Применение: ГВС и отопление для пола площадью 120м2. Климатический регион: МэдисонВисконсин-Альбукерке, Нью- Мексико Кайгусуз др. [83] и Конфигурация: параллельный, Коэффициент последовательный и производи- двойной тельности ТН: параллель- источник ная: 3,0, двойной источ- ТН: герметичный, с электродви- ник: 3,5 гателем мощностью 1490 Вт Технические характеристики коллектора: плоская пластина Хранение: резервуар PCM Применение: обогрев помещения для пола площадью 75м2 Климатический регион: Трабзон, Турция Бертрам и др. Конфигурация: [85] параллельный, Коэффициент последовательный и производи- двойной тельности ТН: 3,85 (пло- источник Компоненты: плоские щадь коллектора 15 м2) коллекторы, скважинные тепло- Коэффициент производи- обменники и блок теплового тельности ТН: 4,95 (пло-

31 насоса. щадь коллектора 5 м2) ТН: 7,9 кВт Коэффициент производи- Хранение: 300 л с солнечным тельности ТН: 5,21 (плоколлектором, 150 л без солнеч- щадь коллектора 10м2) ного коллектора Применение: ГВС и отопление помещения на 140 м2 Климатический регион: Страсбург, Франция Халлер и др. Конфигурация: [86] параллельный, Косвенное использование последовательный и двойной выгодно, когда коэффици- источник ент производительности ТН: 16 кВт возрастает на 1, а коэффи- Хранение 1000 л циент производительности Применение: ГВС, отопление коллектора повышается на помещений 150% по сравнению с па- Климатический регион: Цюрих- раллельной конфигурациМадрид ей. Как упоминалось выше, солнечные коллекторы с тепловыми насосами с двумя источниками представляют собой комбинацию последовательных и параллельных конфигураций. Халлер и коллеги [86] смоделировали математическое соотношение с помощью среды TRNSYS, чтобы оценить, является ли тепловой насос с двумя источниками более энергоэффективным. Согласно результатам коэффициент производительности системы теплового насоса с двумя источниками был более энергоэффективным для определенного уровня солнечной радиации и характеристик теплового насоса. В итоге можно сделать вывод, что производительность различных конфигураций сильно зависит от параметров системы, таких как структура

32 ограждающих конструкций здания, компоненты системы, климатические условия [76]. 1.6 Аккумулирование тепловой энергии с автономным отопителем Этот тип накопления тепловой энергии широко используется в различных проектах, которые отличаются от сезонных резервуаров с солнечной батареей. Фактически реализация системы является серьезной проблемой, которую следует рассмотреть перед включением сезонного резервуара для хранения с солнечными батареями, который зависит от потребности в энергии и достаточного бюджета. Основным параметром для оценки осуществимости проекта этих типов системы является срок окупаемости, который в некоторых случаях не является разумным из-за низкого спроса и отсутствия достаточного бюджета для внедрения сезонного резервуара с солнечной батареей. Другой критерий использования сезонного накопления энергии с помощью вспомогательного нагревателя заключается в том, будет ли накопленное тепло использоваться непосредственно для отопления и вентиляции. Если да, и нет возможности реализовать резервуар для хранения с солнечной батареей, то TES со вспомогательным нагревателем будет одним из лучших вариантов.

33 1.7 Выводы Целью диссертационной работы является обоснование использования теплового насоса и солнечных коллекторов с резервуаром для сезонного хранения энергии в офисном здании. Для достижения поставленной цели, опираясь на результаты анализа опыта проектирования и применения внутренних инженерных сетей с применением комбинированной системы состоящей из теплового насоса с солнечными коллекторами и сезонного резервуара для хранения энергии, необходимо решить следующие задачи: 1) Обосновать надобности использования комбинированной систе- 2) Разработать подход к применению системы теплоснабжения с ис- мы; пользованием теплового насоса и солнечных коллекторов с резервуаром для сезонного хранения энергии; 3) Оценить возможность применения для инженерной практики комбинированной системы для конкретного объекта.

34 ГЛАВА 2. РАСХОД ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ НА ОТОПЛЕНИЕ ОФИСНОГО ЗДАНИЯ ЗА ОТОПИТЕЛЬНЫЙ ПЕРИОД 2.1 Выбор региона Город Сочи расположен на северо-восточном побережье Черного моря в Краснодарском крае. Протяженность вдоль Черноморского побережья около 99 км ( с С-З на Ю-В) и площадью в 3500 км2. Климат в г. Сочи влажный субтропический. Влажность достигает 80% Средняя температура января +6° С, августа +23,3 °С, годовая +14,1° С . Количество выпадающих осадков в теплый период (с апреля по октябрь) 828 мм, за холодный период 789мм. Продолжительность солнечного сияния в различных районах курорта почти одинакова. Общая сумма ясных и полуясных дней достигает 300. Согласно строительным нормам, местность имеет следующие климатические параметры: климатический район – IIIБ; температура воздуха наиболее холодных суток (0,92) – -5°C; температура воздуха наиболее холодной пятидневки (0,92) – 2°C; абсолютная минимальная температура воздуха – -13°C; продолжительность отопительного периода (tср.сут ≤ 8°С ) – 94 суток; среднесуточная температура воздуха отопительного периода – 6,6°C; среднемесячная относительная влажность воздуха холодного месяца – 72%; количество осадков ноябрь-март – 789 мм; преобладающее направление ветра холодного периода – В; средняя скорость ветра холодного периода - 3,5 м/с; температура воздуха теплого период (0,95) – 26°C;

35 среднемесячная относительная влажность воздуха теплого месяца – 68%; преобладающее направление ветра теплого периода – СВ; количество осадков апрель-октябрь – 828 мм; суточный максимум осадков – 245 мм; давление снегового покрова (II) – 1 кПа; давление ветра (IV) – 0,48 кПа; условия работы конструкций: влажные (Б); Для проектирования системы теплоснабжения и ГВС в г. Сочи был принят типовой проект офисного здания (рисунок 2.1). Рисунок 2.1 - Фасады офисного здания Таблица 2.1 - Общие характеристики офисного здания Общая площадь застройки 1322 м2 Общая площадь здания 2260 м2 Строительный объем 11330 м3

36 2.2 Анализ теплопотерь в программе Revit Моделирование затраченной энергии для офисного здания осуществляется через программу Revit MEP. Выбранное программное обеспечение Revit MEP простое в использовании и также можно рассчитать ежегодное и ежемесячное потребление энергии, ежемесячное потребление энергии на отопление и кондиционирование, также ежемесячный пиковый спрос. Программное обеспечение Revit, выдает не точные результаты расчетов, но с его помощью можно примерно оценить энергию потребляемую зданием в заданном регионе. Отопление, вентиляция и кондиционирование Освещение Другое оборудование Рисунок 2.2 - Использование энергии оборудованием Исходя из данных полученных по круговой диаграмме (рисунок 2.2) можно сделать вывод, что примерно 80% потребляемой энергии для офисного здания приходится на оборудование для отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. Из этого следует, что разработка энергоэффективной системы для отопления, вентиляции и кондиционирования является важной задачей. Вторым по величине потребителем энергии является осветительно

37 оборудование, на освещение приходится 11% общего энергопотребления и также 16% на другое оборудование. На рисунке 2.3. показана месячная тепловая нагрузка в течение года. На данной диаграмме показаны потери тепла для разных частей здания, которые можно принять во внимание для их уменьшения. Можно увидеть, что самая большая скорость потери тепла приходится на кровлю, далее идет подвал и наружные стены здания. Оборудование Осветительные приборы Работники Солнечный свет Оконные проемы Инфильтрация Подвал Окружающая среда Крыша Стены янв фев мар апр май июнь июль авг сент окт нояб дек Рисунок 2.3 - Ежемесячная отопительная нагрузка Ежемесячная нагрузка на охлаждение здания в течение года показана на рисунке 2.4. Стоит отметить, что приведенные данные учитывают свойства материалов окон, стен, крыши и т.д.

38 Оборудование Осветительные приборы Работники Солнечный свет Оконные проемы Инфильтрация Подвал Окружающая среда Крыша Стены янв фев мар апр май июн июл авг сент окт нояб дек Рисунок 2.4 - Ежемесячная нагрузка на охлаждение Как видно из диаграммы наибольший спрос на охлаждение произошел в июне, июле и августе. кВт/ч янв фев мар апр май июнь июль авг Потребление электроэнергии сент окт нояб дек Рисунок 2.5 - Ежемесячное потребление электроэнергии На рисунке 2.5 показано ежемесячное потребление электроэнергии в течение года. Можно заметить, что самый высокий спрос на электроэнергию приходится на зимнее время в декабре, январе и феврале.

39 2.3 Выводы Было произведено моделирование затраченной энергии для офисного здания через программу Revit MEP. Были получены следующие результаты: 1. Рассчитана круговая диаграмма показывающая использование энергии оборудованием. 2. Были получены графики по ежемесячной отопительной нагрузке и ежемесячной нагрузке на охлаждение, также ежемесячное потребление электроэнергии. 3. Дальнейший расчет комбинированной системы состоящей из солнечных коллекторов с тепловым насосом и сезонного резервуара для хранения энергии будет осуществляться на обеспечение полученного расхода тепловой энергии.

40 ГЛАВА 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ КОМБИНИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ОФИСНОГО ЗДАНИЯ 3.1 Схема и принцип работы комбинированной системы В данной работе для моделирования была выбрана комбинированная система теплового насоса и солнечных коллекторов с сезонным резервуаром для хранения энергии. Потребности в охлаждении и обогреве были оценены при помощи расчетов нагрузки для офисного здания. Согласно результатам, экономия энергии является значительной благодаря уменьшению разности температур между конденсацией и испарением. На рисунке 3.1 (а) показана схема комбинированной системы. Система состоит из солнечного коллектора, теплового насоса, сезонного резервуара для хранения энергии, компрессора, циркуляционного водяного насоса и других элементов. Рабочая жидкость поглощает поступающую энергию солнечного света, попадает в испарительные трубки и испаряется. Он поступает в конденсатор и конденсируется для более интенсивного охлаждения рабочей жидкости. Затем он выходит из конденсатора, проходя через расширительный клапан и образуя парожидкостную смесь. В этой системе двухпроходный солнечный коллектор используется в качестве источника тепла испарителя теплового насоса и выполнен в виде двухпроходных плоских пластин. Воздух, поступающий в коллектор, сначала проходит через абсорбирующую пластину, а затем выходит через трубки для жидкости. Таким образом, рабочая жидкость перегревается и поглощает энергию перед входом в компрессор. Когда рабочая жидкость перегревается до того, как достигает компрессора, эффективность системы немного улучшается. При перегреве температура на входе компрессора рабочей жидкости увеличивается. Кроме того, попадание жидкого рабочего тела в компрессор предотвращается путем перегрева. На рисунке 3.1 (б) показана практичная конструкция кожухотрубного теплообменника, в которой осевая симметрия двойной трубы анализируется численно.

41 Рисунок 3.1 - (а) Схематическое изображение двухпроходного SAHP с системой накопления тепловой энергии и (б) схематическое изображение TESU. HTF: теплоноситель; PCM: изменение фазы материала; TESU: накопитель тепловой энергии [87] Схема теплового потока энергии в разработанной двухпроходной системе SAHP приведена на рисунке 3.2 Солнечное излучение поглощается в двухпроходном коллекторе и перегревает рабочую жидкость в испарителе. После того как перегретая и испаренная рабочая жидкость сжимается изоэнтропически, ее направляют в конденсатор. Тепло в конденсаторе передается на линию горячей воды для отопления и TESU для последующего использования.

42 Обогрев Солнечная радиация Солнечный коллектор Испаритель Компрессор Конденсатор Хранение энергии Потери Рисунок 3.2 - Тепловой поток двухпроходной системы SAHP с системой накопления тепловой энергии Диаграмма давление – энтальпия (log P – h) холодильного цикла со сжатием паров показана на рисунке 3.3 Холодильный цикл представляет собой термодинамически замкнутый кольцевой процесс, в которой тепло передается от «холодного» к «горячему». Таким образом, термодинамический контур может использоваться для выработки механической энергии из тепловой энергии или для выработки тепловой энергии из механической энергии. Цикл в обратном направлении используется в первую очередь для эффекта охлаждения, создаваемого во время части цикла. Рисунок 3.3 - Цикл охлаждения теплового насоса на диаграмме log P – h

43 Когда охлаждающая жидкость находится в точке насыщения, температура жидкости и пара одинакова. Однако при добавлении избыточного тепла температура пара будет увеличиваться. Повышение температуры выше температуры насыщения называется перегревом. Поскольку выпускное отверстие испарителя перегрето, расширительный клапан работает, управляя перегревателем на выходе испарителя. Когда тепло отводится из насыщенного охладителя, температура жидкости падает. Разница между температурой насыщенной жидкости и фактической температурой жидкости является температурой переохлаждения. В системах SAHP с высокой скоростью теплопередачи и COP рабочая жидкость должна иметь высокую энтальпию испарения, критическую температуру и теплопроводность. По этой причине в качестве эффективного хладагента для теплового насоса был выбран R410A. Парафин RT42 был выбран в качестве PCM для TESU, а жидкость, циркулирующая в солнечном коллекторе, представляет собой воздух. Из-за низкой температуры плавления парафина тепло может сохраняться даже при низких температурах. Таким образом, система сможет непрерывно работать с парафином, который легко выделяет тепло при отсутствии солнечного излучения. В таблице 1 приведены теплофизические свойства выбранного PCM и рабочей жидкости для этой системы. В этих рабочих условиях температура конденсации теплового насоса составляет около 60 °С, а тепло подается при 50 °С для горячей воды для бытового потребления. Парафин в TESU начинает накапливать тепло при температуре выше температуры плавления. Если температура падает ниже температуры плавления, парафин выделяет накопленное тепло.

44 Таблица 3.1 - Теплофизические свойства парафина и хладагента [88]. Материал Свойства Ед изм. Значение °С 38-42 Плотность (тв. ) кг/м3 880 Плотность (жидк.) кг/м3 760 Удельная теплоемкость Дж/кг К 2000 Теплопроводность Вт/м К 0,2 кДж/кг 165 Расширение объема % 12,5 Точка кипения °С -51,4 Критическое давление бар 49 Критическая температура °С 71,4 Плотность (жидк.) кг/м3 1058,6 Плотность (пар) кг/м3 459,3 кДж/кг 272,97 Температура плавления Парафин RT42 Теплоаккумулирующая собность Рабочая жидкость (Хладагент) R410A Теплота испарения спо- Схематическое представление физической модели TESU показано на рисунке 3.1 (b) TESU состоит из пучка двойной трубы длиной 1 м, которая состоит из двух концентрических труб и заполнена изоляционным материалом между пучками труб. Внутренний диаметр трубы составляет 0,017 м и толщину 0,0035 м, внешний диаметр трубы - 0,082 м, а толщина - 0,008 м. В экспериментальном исследовании, в котором в качестве рабочей жидкости используется вода, размеры системы соответствуют HEX. Рабочая жидкость (вода), циркулирующая по внутренней трубе, является теплоносителем. Часть между внутренней трубой и внешней трубой заполнена PCM. Эта конструкция системы отопления будет иметь возможность работать в следующих различных режимах (климатических условиях) с автоматическим управлением:

45 Режим I: Когда солнечной радиации достаточно для потребности в отоплении, тепло от коллектора / испарителя напрямую питает систему отопления, и никакая энергия не заряжается (накапливается) или отводится (выделяется) из TESU. Режим II: Когда солнечная радиация высока, избыточное тепло от коллектора / испарителя будет накапливаться в TESU. Режим III: Когда солнечного излучения недостаточно для отопления, TESU будет отводить тепло для системы отопления. Во всех трех режимах эта система предназначена для систем отопления в энергоэффективных зданиях, которые могут работать непрерывно. Кроме того, потери в системе сводятся к минимуму благодаря двухпроходному коллектору и TESU. 3.1.1 Энергетический анализ системы Уравнения сохранения энергии первого закона термодинамики были оценены для преобразования энергии этой новой системы проектирования. Уравнение сохранения массы в коллекторе можно выразить как ниже[89]: (3.1) (3.2) (3.3) Где, m - массовый расход -массовые расходы на входе и выходе - массовые расходы воздуха и хладагента (рабочие жидкости) Солнечная энергия, поглощаемая коллектором Qsolar , отдает энергию испарителю[90]. (3.4)

46 Уравнение энергии в испарителе/коллекторе Qe , можно найти как: ( ) (3.5) Где, -энтальпии рабочего тела до и после выхода из испарителя. Фактическая работа компрессора может быть рассчитана: ( ) (3.6) Где, -изоэнтропическая энтальпия при давлении P2 -значение энтальпии рабочего тела на входе в компрессор. изоэнтропическая энтальпия определяется соотношением изэнтропического (обратимого и адиабатического) изменения энтальпии и фактического изменения энтальпии (3.7) изоэнтропическая энтальпия компрессора также может быть записана как [91]: (3.8) В соотношении давлений P1 и P2 указаны давления рабочей жидкости на входе и выходе компрессора. Используя уравнение (3.7), в фактическом цикле теплового насоса энтальпия на выходе компрессора h2 может быть найдена следующим образом: ( ) (3.9) Уравнение энергии в конденсаторе Qc выражается как ( ) (3.10) Фактическая тепловая мощность системы рассчитывается как: ( Где, ) (3.11)

47 - массовый расход жидкости (воды) -удельная теплота жидкости -температура жидкости на входе. Коэффициент производительности (COP) теплового насоса находится как[89]: (3.12) При анализе теплообменников скорость теплопередачи между двумя жидкостями выражается как: (3.13) Где, -общий коэффициент теплопередачи -площадь поверхности теплообменника -разность температур на входе и на выходе теплообменника -эквивалентное тепловое сопротивление Уравнение (3.13) сводится к следующему: (3.14) Где, -коэффициенты теплопередачи жидкости внутри и снаружи теплообменника. При анализе теплообменника используются методы логарифмической разности средних температур и методы эффективности. Средняя логарифмическая разность температур Tlm может быть рассчитана по следующему уравнению: ( ) (3.15)

48 Метод эффективности используется, когда температуры жидкости на выходе неизвестны. Этот метод объясняется эффективностью теплопередачи, которая является безразмерным параметром. Эффективность теплопередачи это отношение фактической скорости теплопередачи к максимально возможной скорости теплопередачи. (3.16) Максимальная скорость теплопередачи в теплообменнике определяется как: ( ) (3.17) Где, -минимальная скорость теплоемкости, -температура на входе горячей и холодной жидкости [92]:. Энергия, запасенная в резервуаре для хранения, рассчитывается с удельной энтальпией по отношению к температуре [93]: ( ) [ ( ) ( )] (3.18) Где, -емкость накопленной энергии, -масса PCM в TESU -энтальпия PCM. 3.1.2 Эксергетический анализ системы Необратимость в системе определяются разницей в количестве эксергии на входе и выходе системы [94]. Общее уравнение эксергии согласно второму закону термодинамики можно выразить следующим образом: ∑ ∑ ∑ Где, - потери эксергии - эксергия на выходе и входе в систему (3.19)

49 Уравнения эксергии двухпроходного SAHP с системой накопления тепловой энергии можно определить как [94]: ∑ (3.20) Где, -эксергия на входе солнечного коллектора -работа на входе, необходимая для компрессора -эксергия на выходе из конденсатора -хранимая эксергия TESU -полное эксергетическое разрушение (необратимость) системы. Удельная эксергия ex рассчитывается: ( ) ( ) (3.21) Диаграмма «давление – энтальпия» двухпроходной системы SAHP показана на рисунке 3.3. Уравнения эксергии (потери эксергии и эксергетический КПД) для компрессора приведены ниже [95]: (3.22) (3.23) Где, - значения потерь эксергии на входе и выходе компрессора соответственно. Уравнения эксергии для конденсатора рассчитываются с использованием следующих соотношений[95]: ( ) ( ) ( ) ( ) (3.24) (3.25) Где, -массовый расход воды - потери эксергии на входе и выходе конденсатора - потери эксергии на входе и выходе резервуара для воды

50 Уравнения эксергии для расширительного клапана приведены ниже [95]: (3.26) (3.27) Где, - потери эксергии на входе и выходе клапана Уравнения эксергии для испарителя (солнечного коллектора) определяются с использованием следующих соотношений [95]: * ( ) * ( ( ) ) ( + (3.28) )+ (3.29) (3.30) (3.31) Где, –использованная эксергия и эксергия собранная в солнечном коллекторе -энтальпия входа и выхода хладагента испарителя (солнечного коллектора) -температура окружающей среды, температура испарителя и температура солнечного излучения -площадь коллектора -коллекторная необратимость При хранении эксергия в PCM рассчитывается с учетом скрытой теплоты L относительно температуры окружающей среды и температуры плавления, как показано ниже [94]:

51 ( ) (3.32) В настоящем исследовании, для упрощения численного анализа, сделаны следующие допущения:  ПКМ гомогенный и изотропный.  Теплофизические свойства ПКМ не зависят от температуры и различны для твердой и жидкой фаз.  Процесс изменения фазы в ПКМ считается изотермическим.  Теплопередача с конвекцией и проводимостью вводится в систе-  PCM, движущийся в жидкой фазе, считается несжимаемым, ла- му. минарным и нестабильным. Уравнения непрерывности, импульса и энергии для двумерного переходного ламинарного потока можно выразить следующим образом: Непрерывность ⃗ (3.33) Инерция ⃗ ⃗ ⃗ ( ( )) (3.34) Энергия (⃗ ) ( ) (3.35) Энтальпия материала состоит из явной энтальпии, hsen и скрытой энтальпии, hlat (3.36) Где ∫ (3.37) Здесь cp - удельная теплоемкость материала. Скрытая энтальпия определяется скрытой теплотой фазового перехода материала, L:

52 ∑ (3.38) Где, hlat может варьироваться от нуля (для твердого состояния) до L (для жидкого состояния). относится к тому, что общее скрытое тепло вычисляется посредством суммы скрытого тепла каждого элемента, исследуемый на каждом временном шаге. , который представляет собой жидкую фракцию, может быть описан как [96]: если, T<Ts если, T>Tliq если, { (3.39) Ts<T<Tliq Чтобы исследовать влияние изменения фазы на конвекционный теплообмен, где является источником (закон Дарси), который добавляется к уравнению импульса, чтобы включить эффекты фазового перехода в конвективный теплообмен, как указано ниже ( ) ⃗ (3.40) Amush предполагается постоянным и устанавливается равным 106[91]. Первоначально PCM является твердым, и начальная температура PCM составляет 26 °C. Массовый расход HTF составляет 0,4 л/мин, а температура теплоносителя составляет 60 °C. Начальные и граничные условия можно записать как: (3.41) (3.42) (3.43) Где, -время

53 -температура в любой точки -начальная температура -температура теплоносителя - радиус -радиус внутренней трубы теплообменника - радиус внешней трубы HTF окружает внутреннюю трубу, где есть принудительная конвекция. Число Рейнольдса для HTF приведено ниже[97]: (3.44) 3.2 Результаты расчета В соответствии с уравнениями, приведенными в разделе «Моделирование комбинированной системы», теоретический COP двухпроходного SAHP был определен для рабочей жидкости R410A. Для температуры испарения 5 °С, температуры конденсации 60 °С и температуры перегрева 5 °С COP системы теплового насоса рассчитывали как по фактической, так и по идеальной работе компрессора. В соответствии с уравнением (3.8) изоэнтропический КПД компрессора был рассчитан как 0,819. В этом случае COP теплового насоса с перегревом оказался равным 4.1. Однако без перегрева COP теплового насоса был рассчитан как 4.04. COP немного увеличился с перегревом. Но главная цель перегрева - дать жидкости полностью испариться перед входом в компрессор. Другими словами, гарантируется, что жидкость не попадет в компрессор и система безопасна в эксплуатации. Когда изоэнтропическая эффективность компрессора равна 1, то есть когда речь идет об идеальной работе компрессора, COP теплового насоса с перегревом, как было установлено, составляет 4,5. При увеличении температуры на входе в испаритель значения COP, найденные для спроектированной системы, также увеличились.

54 При численном анализе двумерной геометрии процесс плавления и затвердевания PCM в TESU был исследован с использованием переходного моделирования. Число Рейнольдса было рассчитано как 1335,9 с использованием уравнения (3.44). Связанный алгоритм используется в связи давления и скорости, а схема выбора ступеней давления применяется в качестве метода дискретизации давления, который рекомендуется для естественной конвекции На рисунке 3.4 приведены зависимая от времени температура и график жидкой фракции PCM для этого процесса плавления. Жидкая фракция варьируется от 0 до 1; 0 указывает, что PCM полностью твердый, а 1 указывает, Температура Жидкая фракция Жидкая фракция PCM (-) Температура PCM (˚С) что PCM полностью жидкий. Время (мин) Рисунок 3.4 - График температуры и жидкой фракции PCM от времени в процессе плавления (загрузки). PCM: изменение фазы материала Передача тепла от горячей воды к твердому PCM начинается с температуры, достигающей точки плавления. Поскольку PCM изначально твердый, во всех областях доминирует теплопроводность. Затем естественная конвек-

55 ция начинает действовать, когда PCM начинает плавиться. Тепло поднимается к верхним частям двойной трубы, заполненной PCM, под воздействием естественной конвекции, и жидкий PCM расплава остается в верхних частях из-за того, что плотность ниже. PCM берет тепло от HTF и накапливает тепло в начале процесса плавления. Первоначально скорость плавления очень высокая, но со временем начинает замедляться. Как показано на рисунке 3.1, около 50% количества РСМ плавится в течение примерно 90 мин. Через 120 минут ожидается, что все домены РСМ будут плавиться, но только около 80% РСМ плавится из-за естественной конвекции. РСМ полностью плавится в течение 243 мин. График зависимости температуры от времени и доли жидкости в этом процессе затвердевания также показан на рисунке 3.5 В процессе затвердевания процесс идет в обратном направлении PCM, который накапливает тепло от HTF, охлаждает, отдавая тепло более низкой температуре HTF. Твердение начинается от внутреннего круга двойной трубы к нижним сторонам. Естественная конвекция из жидкого PCM проявляется в начале фазы плавления. Температура PCM (˚С) Жидкая фракция PCM (-) Температура Жидкая фракция Время (мин) Рисунок 3.5 - График температуры и жидкой фракции ПКМ во времени в процессе затвердевания (разгрузки). PCM: изменение фазы материала

56 Падение температуры, которое происходит, когда естественная конвекция удаляется из PCM за очень короткое время, показано на рисунке 3.6 Когда PCM начинает затвердевать, он ведет себя как изоляционный материал из-за своей низкой теплопроводности. Поэтому передача тепла от PCM к HTF замедляется. На 60-й и 120-й минутах жидкий PCM, который имеет меньшую плотность, движется вверх, и затвердевание, по-видимому, происходит быстрее на дне двойной трубы. Такое поведение обусловлено эффектом плавучести естественной конвекции и теплопередачи за счет проводимости между твердой и жидкой фазами. Тем не менее, теплопередача от границы раздела твердое / жидкое PCM к HTF начинает доминировать, в результате чего процесс затвердевания занимает очень много времени. Видно, что примерно 50% количества PCM на 180-й минуте и 90% количества PCM на 300-й минуте затвердевают. Процесс затвердевания настолько замедлен, что Жидкая фракция PCM (-) полное затвердевание занимает 390 мин. Время (ч) Рисунок 3.6 -Распределение жидкой фракции PCM

57 Распределение жидкой фракции PCM показано на рисунке 3.6 В солнечной системе PCM нагревается и начинает плавиться, когда достигает температуры плавления, и продолжает накапливать тепло до захода солнца. Когда температура падает ниже температуры плавления PCM, PCM выделяет накопленное тепло в резервуар для воды. 3.3 Моделирование в среде TRNSYS Моделирование всей системы было выполнено на основе начальных проектных параметров в среде моделирования переходных процессов TRNSYS. Эта компьютерная программа широко используется международным научным сообществом в области энергетики и теплотехники. Он основан на соединении элементарных модулей, называемых TYPE, которые являются либо компонентами исследуемой системы, такими как накопительные резервуары, либо конкретными функциями, такими как считыватель данных о погоде, который позволяет подключать базу данных погоды выбранного района к системе. 3.3.1 Водяной тепловой насос Основанный на математической справке библиотеки отопления, вентиляции и кондиционирования программного обеспечения TRNSYS, выбранный водяной тепловой насос (на рисунке 3.7) является одноступенчатым жидкостным тепловым насосом с дополнительным пароохладителем для бытового горячего водоснабжения (данные установки посредством дополнительного теплообменника позволяют рекуперировать тепловую энергию. Версия с пароохладителем позволяет вырабатывать горячую воду с температурами от 30 до 70 посредством частичной рекуперации тепла конденсации). Эта модель основана на температуре воды на входе в тепловой насос [98]. Потребляемая мощность обычно включает мощность внутреннего вентиля-

58 тора и компрессора. Существуют две нормализованные и безразмерные меры эффективности обогрева: общее отопление и потребляемая мощность. Рисунок 3.7 - Конфигурация водяного теплового насоса на основе библиотеки TRNSYS [98] 3.3.2 Подземный резервуар для сезонного хранения энергии Как упоминалось ранее, был выбран сезонный резервуар для хранения горячей воды со стороны конденсатора теплового насоса в летнее время и ее использования в зимнее время. Существуют некоторые параметры, которые следует учитывать, такие как: глубина резервуара от поверхности почвы, изоляция, теплопроводность почвы, плотность почвы, удельная теплоемкость почвы, горизонтальное расстояние от края поверхности изолированного верхнего резервуара и количество узлов резервуара. 3.3.3 Кожухотрубный теплообменник Был выбран кожухотрубный теплообменник для обмена теплом, поступающим из резервуара-накопителя и теплового насоса. Выбранный кожухотрубный теплообменник имеет различные конфигурации. Этот момент следует отметить, что эффективность теплообменника определяется для данного

59 фиксированного значения общего коэффициента теплопередачи [98]. Кожухотрубный теплообменник играет значительную роль в фазе разряда благодаря тому, что через него осуществляется большая часть теплообмена. 3.3.4 Теплообменник с поперечным потоком Теплообменник с поперечным потоком (на рисунке 3.8), содержащий как горячие, так и холодные несмешанные жидкости, моделируется с учетом заданных входных температур и скоростей потока. Следует отметить, что эффективность теплообменника рассчитывается на основе конкретной конфигурации потока и заданного фиксированного значения общего коэффициента теплопередачи. Рисунок 3.8 - Поперечный теплообменник 3.3.5 Контроллеры Важно, чтобы реализация правильных контроллеров могла заметно повлиять на любой тип системы. В связи с тем, что не имеет значения, насколько безошибочна система, если бы контроллеры не были выбраны правильно, всю систему нельзя было бы рассматривать и эксплуатировать. Следует отметить, что этап проектирования полностью отличается от этапа эксплуатации, и одна из существенных частей, которые играют важную роль на этапе эксплуатации, заключается в том, как контроллер подключен к

60 системе. Как упоминалось ранее, системы управления могут значительно повысить или снизить общую энергоэффективность системы. Существует множество контроллеров, которые определены в программном обеспечении TRNSYS и могут охватить любой тип системы с различными системами управления [98]. На стадии зарядки тепловой насос и резервуар сезонного хранения управляются контроллером, который подключен к насосу, который питает теплообменник между тепловым насосом и резервуаром-хранилищем. Концепция этого контроллера основана на включении или выключении насоса. Когда средняя температура резервуара опускается ниже 30 ° C, насос включается и перекачивает воду из резервуара в теплообменник, чтобы обмениваться теплом со стороны конденсатора теплового насоса и повышать температуру резервуара. Основная концепция основана на этом пункте, что температура резервуара не должна становиться ниже заданной температуры (7 °C) при использовании смесителя в качестве устройств для поддержания температуры водного цикла между резервуаром-накопителем и тепловым насосом в определенном диапазоне. 3.3.6 Фаза зарядки Весь проект и моделирование разделены на три основные части, чтобы объективно оценить коэффициент энергоэффективности (EER) и коэффициент производительности (COP). Первая часть начинается с зарядки резервуара сезонного хранения в летнее время путем подключения кожухотрубного теплообменника к заглубленному резервуару. Как правило, летнее время в Краснодарском крае и в городе Сочи длится почти 6 месяцев, и это является преимуществом - хранить как можно больше отработанного тепла холодильного цикла и использовать его в зимнее время. Как упоминалось ранее, для отопления в зимнее время был выбран тепловой насос с солнечными коллекторами. В этом исследовании основной частью анализа энергетического моделирования является теплообмен в кон-

61 денсаторной части теплового насоса для передачи тепла в накопительный бак. Анализ переходных процессов проводился с помощью программного обеспечения TRNSYS. Наиболее значимым параметром, который следует учитывать, является изменение температуры в сезонном резервуаре для хранения энергии. Другим параметром является определение необходимой и правильной средней температуры в резервуаре и использование накопленной горячей воды на стороне испарителя теплового насоса в зимнее время. Если бы эти два параметра не были определены, производительность и энергоэффективность всего цикла не были бы удовлетворительными. Согласно результатам анализа переходных процессов TRNSYS, средняя температура резервуара составляет около 60°С после 6 месяцев зарядки резервуара, что является весьма значительным. Такая высокая теплоемкость должна использоваться эффективным образом, чтобы снизить затраты энергии и достичь правильного значения для коэффициента производительности. Смоделированная схема зарядки приведена на рисунке 3.9. Рисунок 3.9 - Схема фазы зарядки

62 3.3.7 Фаза разряда Цель этого исследования – подать на сторону испарителя теплового насоса воду необходимой температуры за счет температуры воды находящейся в сезонном резервуаре для хранения. Средняя температура воды внутри резервуара не должна быть ниже определенного значения. В связи с этим фактом, хранящаяся горячая вода должна подаваться в испаритель и чем меньше разница температур между испарением и конденсацией, тем меньше работы требуется компрессору, что может привести к достижению и поддержанию более высокого коэффициент производительности и коэффициента энергоэффективности. Смоделированная схема разряда приведена на рисунке 3.10. Рисунок 3.10 - Схема фазы разгрузки (подачи водяного теплового насоса) в TRNSYS

63 3.4 Результаты в среде TRNSYS Целью данного исследования является достижение высоких показателей энергоэффективности и производительности для системы отопления. Предположительно комбинированная система состоящая из теплового насоса с солнечными коллекторами и резервуара для сезонного хранения энергии после проведенного расчета получается более энергоэффективная. Согласно результатам программного обеспечения TRNSYS, среднее значение коэффициента производительности для комбинированной системы в среднем составляет около 4 рисунок 3.11. На основании этих результатов можно сделать вывод, что влияние накопленного тепла при сезонном хранении является весьма значительным для производительности системы. Рисунок 3.11 - Фаза зарядки среднее значение COP. (Ось X - количество часов) На этапе зарядки и разрядки, есть две важные части системы, которые должны контролироваться во время моделирования. Первая часть представляет собой водяной контур между тепловым насосом, кожухотрубным теплообменником и резервуаром для сезонного хранения энергии как в фазе зарядки, так и разгрузки. Как упоминалось ранее, в проекте используется кожухотрубный теплообменник, в котором два разных контура жидкости обменива-

64 ются энергией. Входы для кожухотрубного теплообменника в фазе разгрузки - это вода на выходе из теплового насоса на стороне испарителя, а другая это накопленная горячая вода, которая собирается летом. Один из выходов соединен с водой на стороне испарения водяного теплового насоса, который играет роль источника тепла, чтобы обеспечить необходимое тепло для испарения хладагента в испарителе. Второй выход из кожухотрубного теплообменника направляется в резервуар сезонного хранения. Температура этих двух контуров должна контролироваться во время расчета. рисунок 3.12 Температура жидкостей теплообменника во время фазы зарядки. Рисунок 3.12 - Температура жидкостей теплообменника во время фазы зарядки Согласно рисункам 3.13 и 3.14, может быть получена такая точка, в которой температурное поведение в теплообменнике и резервуаре-хранилище почти одинаково, но средняя температура воды в теплообменнике немного выше, что весьма разумно из-за потерь во время зарядки.

65 Рисунок 3.13 - Температура узлов в сезонном резервуаре во время зарядки На рисунке 3.14 представлено изменение температуры жидкостей теплообменника во время разряда. Рисунок 3.14 - Изменение температуры жидкостей теплообменника во время разряда

66 На рисунке 3.15 можно увидеть изменение температуры узлов сезонного хранения резервуара во время фазы разгрузки. Рисунок 3.15 - Температура узлов сезонного хранения резервуара во время фазы разгрузки

67 3.5 Выводы Был проведен расчет комбинированной системы состоящей из солнечных коллекторов с тепловым насосом и сезонного резервуара для хранения энергии на обеспечение комфортных условий в офисном здании. 1. По мере повышения температуры испарителя COP теплового насоса увеличивается. 2. Полученная в течение 243 мин тепловая энергия берется из HTF и выделяется в PCM через 390 мин. Это время очень продолжительно из-за низкой теплопроводности PCM. Для этой двойной трубы могут быть выполнены ребристые конструкции, чтобы увеличить теплопередачу от HTF к PCM и сократить время плавления и затвердевания PCM. 3. Согласно результатам, экономия энергии является значительной благодаря уменьшению разности температур между конденсацией и испарением. Предлагаемая комбинированная система достигает среднего значения COP около 4.

68 ЗАКЛЮЧЕНИЕ В этом исследовании был разработан, а также теоретически и численно проанализирован новый тип SAHP с системой аккумулирования тепловой энергии посредством использования двухпроходного солнечного коллектора в качестве испарителя. Эта система может работать в трех дополнительных режимах и имеет TESU и дает устойчивую и эффективную энергию для отопления офисного здания. Основные выводы сводятся к следующим:  По мере повышения температуры испарителя COP теплового насоса увеличивается.  Потери в системе уменьшаются за счет использования солнечно- го коллектора в качестве испарителя. В конструкции с двухходовым коллектором рабочая жидкость перегревается и предотвращается попадание жидкости в компрессор.  По сравнению с обычным SAHP, TESU, входящий в систему SAHP, способствует расширению применений в области отопления, чтобы эффективно удовлетворять потребности в более высоких нагрузках.  Система SAHP с модификацией накопителя тепловой энергии станет моделью для энергоэффективных конструкций.  Полученная в течение 243 мин тепловая энергия берется из HTF и выделяется в PCM через 390 мин. Это время очень продолжительно из-за низкой теплопроводности PCM. Для этой двойной трубы могут быть выполнены ребристые конструкции, чтобы увеличить теплопередачу от HTF к PCM и сократить время плавления и затвердевания PCM. В этом исследовании программное обеспечение для моделирования системы в основном используется для достижения приемлемых результатов в переходном режиме. Потребности в обогреве были оценены с помощью программного обеспечения для моделирования энергии и расчета нагрузки для офисного здания. Согласно результатам, экономия энергии является значительной благодаря уменьшению разности температур между конденсацией и

69 испарением. Предлагаемая комбинированная система достигает среднего значения COP около 4. Стоит отметить, что только при тщательном рассмотрении и выборе правильного оборудования энергоэффективность и затраты могут значительно снизиться.

70 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 1. Федеральный закон No 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты». 2. Шишкин Н.Д. Эффективное использование возобновляемых источников энергии в автономных теплоэнергетических комплексах // Астрахань: Пром. теплотехника, 2007 –С. 107-113. 3. "Speyer E. Optimum storage of heat with a solar house. Sol Energy – 1959. P.24–48. 4. "Ochs F, Heidemann W, Müller-Steinhagen H. Performance of large-scale seasonal thermal energy stores. J Sol Energy Eng - 2009; P.131 5. "Fischa MN, Guigas M, Dalenbäck JO. A review of large-scale solar heating systems in Europe. Sol Energy – 1998. P.355–66. 6. Thermally driven heat pumps for heating and cooling / Universitätsverlag der TU Berlin; [A. Kuhn (Ed.)] – Berlin, Germany. – 2013. P.244 7. Трубаев П.А. Тепловые насосы [учеб. пособие] / П.А. Трубаев, Б.М. Гришко // Изд-во БГТУ им. В.Г. Шухова. – Белгород. – 2009. – 142 с. 8. Принципы WEB- работы тепловых насосов [Электронный ресурс] / сайт компании URL: производителя тепловых насосов BROSK. http://www.brosk.ru/blog/principy_raboty_teplovyh_nasosov/ (06.06.2016). 9. Боровков В.М. Энергосберегающие теплонасосные системы теплоснабжения / В.М. Боровков, А.А. Аль Алавин // Проблемы энергетики. – 2007. - № 1-2. – С. 42-46. 10. Зысин В. А. Отопительные установки с тепловым насосом. Работы ЦКТИ. Кн. 4, вып. 1./В.А. Зысин —М.—Л.: Машгнз - 1947 - С. 31—39

71 11. Дацюк Т. А., Васильев В. Ф., Дерюгин В. В., Ивлев Ю. П. Новая технология проектирования систем обеспечения микроклимата зданий // Вестник гражданских инженеров. 2005 №3(4). С. 57-63. 12. Васильев Г. П. Энергоэффективный экспериментальный жилой дом в микрорайоне Никулино-2 // AВОК. – 2002. – № 4 13. Руководство по применению тепловых насосов с использованием вторичных энергетических ресурсов и нетрадиционных возобновляемых ис- точников энергии - ОАО "ИНСОЛАР–ИНВЕСТ"; рук. Г.П. Васильев. – М, 2001. – 40 с. 14. Буртасенков Д.Г. Повышение эффективности централизованного теплоснабжения путем использования тепловых насосов: автореф. дисс. канд. тех. наук: 05.14.04. – Краснодар. – 2006. – 24 с. 15. Калининь И.М. Системы централизованного теплоснабжения на базе теплонасосных установок/ И.М. Калнинь, В.П. Проценко, С.Б. Пустовалов// Холодильная техника. – 2011. – №1. – C. 20-22. 16. Калнинь И.М. Применение тепловых насосов для нужд тепло- снабжения/ И.М. Калининь // Энергетическое строительство. – 1994. – №.8. – С.44–47. 17. Калнинь И. М Тепловые насосы: вчера, сегодня, завтра / И.М. Калининь, И.К. Савицкий// Холодильная техника. – 2000. – №.10. – С. 2–6. 18. Калининь И.М. Тепловые насосы нового поколения, использую- щие экологически безопасные рабочие вещества/ И.М. Калининь, А.И. Савицкицй, С.Б. Пустовалов//Холодильная техника. -2007.-№1.-С.46-50 19. Авсюкевич Д.А., Осовский В.А. Термоэкономическая модель системы теплоснабжения. // Материалы Международной научно-технической конференции «Теоретические основы теплогазоснабжения и вентиляции». – М.: МГСУ, 2005.

72 20. Дышловенко Д.В., Салова Т.Ю. Оценка эффективности использования тепловых насосов в системе теплоснабжения. // В сборнике: Студенческий научный форум - 2016 VIII Международная студенческая электронная научная конференция// [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://www.scienceforum.ru/2016/pdf/29450.pdf, свободный. 21. Салова Т.Ю., Курбонов Д.М. Оценка условий эксплуатации теплонасосной установки. В сборнике: Студенческий научный форум - 2015 VII Международная студенческая электронная научная конференция // [Элек- тронный ресурс] - Режим доступа: http://www.scienceforum.ru/2015/pdf/14893.pdf, свободный. 22. Че Б., Салова Т.Ю. Разработка системы теплоснабжения с применением тепловых насосов для условий Китая. // В сборнике: Научный вклад молодых исследователей в сохранение традиций и развитие АПК Сборник научных трудов Международной научно-практической конференции молодых учѐных и студентов. 2016. С. 256-258. 23. Chen X., Zhang G., Peng J., Liu T., Lin X. The performance of an open-loop lake water heat pump system in south china. Applied Thermal Engineering, 2006, Т. 26. № 17-18. С. 2255-2261. 24. Z.L. Ma, Y. Cao, Static state analyses on the operating energy con- sumption of water-loop heat pump air conditioning system, J. Harbin Inst. Technol. (6) (1997) 68–74 25. Подскребкин А.Д. Опыт использования тепловых насосов в мире и в России/ А.Д. Подскребкин, В.Ф. Дягелев, С.Т. Полищук// Современная наука: актуальные проблемы теории и практики – 2016. -№4. – С. 15-21 26. ASHRAE. Fundamentals of heating systems [Текст] — Atlanta: ASHRAE, 1988. — 369 с.

73 27. BS EN 14336:2004. Heating systems in buildings — Instalation and commissioning of water based heating systems [Текст] — EU: BSI, 2005. — 60 с. 28 DIN V 4701-10. Energetische Bewertung heiz- und raumluftech- nischer Anlagen; Teil 10: Heizung, Trinkwassererwärmung,Lüftung [Текст] — Beuth, Berlin, 2007. — 20 с. 29. E.A. Kush, Detailed field study of a water-loop heat pump system, ASHRAE Trans. 96 (1990) 1048–1063. 30. J.A. Pietsch, Water-loop heat pump systems assessment, ASHRAE Trans. 96 (1990) 1029–1038. 31. H.I. Henderson, S.W. Carlson, M.K. Khattar, et al., The implications of the measured performance of variable flow pumping systems in geothermal and water loop heat pump applications, ASHRAE Trans. 106 (2000) 533–542. 32. Pietsch, J.A. Unitary heat pump industry: 1952 to 1977. United States - 1977 33. Pietsch, J.A. Heat pump systems: Versatile replacement alternatives. United States - 1994 34. S.W. Lang, W. Xu, T.S. Feng, Issues of design and application of the centralized air conditioning system with water source heat pump units, J. HVAC 26 (1) (1996) 15–19. 35. Горшков В.Г., тепловые насосы. Аналитический обзор/В.Г. Горшков // Справочник промышленного оборудования ВВТ -2004- №2 -С.47- 80 36. Каплан А. М. Тепловые насосы, их технико-экономические возможности и области применения. Работы ЦКТИ. Кн. 4, вып. 1./А.М.КапланМ.- Л.: Машгнз - 1947. - С. 3 - 30 37. Луканин П.В. Тепловые насосы состояние и перспективы/П.В. Луканин, В.И. Саунин// Тез. докл. и сообщ. 5-го Минского международного

74 форума по тепло- и массообмену, 24-28 мая 2004 г. - Минск: Институт тепло- и массобмена им. А.В.Лыкова, 2004 - 478 с. 38. Мазур В.А. Тепловые насосы – шаг в будущее столетие / В.А. Мазур // Холодильная техника и технология. – 2012. - №57. – С. 19 – 22 39. Мартыновский В.С. Тепловые насосы/ В.С. Мартыновский – М.:Госэнергоиздат, 1955. – 190 с. 40. Половинкина Е.О. Использование тепловых насосов в системах теплоснабжения зданий и сооружений (научная работа). Нижегородский Государственный Архитектурно Строительный Университет. [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.scienceforum.ru/2014/pdf/7781.pdf, свободный. 41. Рей Д.. Тепловые насосы: Пер. с англ/Д. Рей, Д.Макмайл – М.:Энергоиздат, 1982. – 224 с. 42. Михельсон В.А. ―О динамическом отоплении‖ Журнал прикладной физики, т.III вып. 3-4, 1926. 43. Везиришвили О.Ш., Меладзе Н.В. Энергосберегающие теплонасосные системы тепло и хладоснабжения. М.: Издательство МЭИ, 1994. 44. Мартынов А.В., Яворский Ю.В. ―Использование ВЭР на пред- приятиях химической промышленности на базе ТНУ‖, ―Химическая промышленность‖ №4, 2000. 45. Промышленная теплотехника = Industrial Heat Engineering : междунар. науч.-приклад. журн./ Нац. акад. Украины, Ин-т техн. теплофизики. Киев : [б. и.], 1980 - . - Основан в 1979 г. - Выходит раз в два месяца. ISSN 0204-3602 46. Бекман Г., Гилли П. Тепловое аккумулирование энергии – М.: Мир, 1987, с.9-28, 35-79, 95-104

75 47. Левенберг В. Д. Аккумулирование тепла. — К.: Техника, 1991. 48. Куколев М. И., Кукелев Ю. К. Расчет процессов заряда и разряда в тепловом накопителе энергии (Часть II) // Resources and Technology. 2003. No 4. С. 68–72. 49. Куколев М.И. Основы проектирования тепловых накопителей энергии // Петрозводск: ПетрГУ, 2001 –240 с. 50. Куколев М.И., Ватин Н.И. Тепловые накопители в строительстве: учет применения нескольких теплоаккумулирующих материалов // Инженерные системы. АВОК Северо-запад, 2016. -No1. –С. 50-51. 51. Куколев М.И., Кукелев Ю.К., Луценко Л.А. Аналитические формулы для проектирования теплоаккумулирующих систем // Труды лесоинженерного факультета ПетрГУ. -1999. -С. 62-67. 52. Умеренков Е.В., Умеренкова Э.В., Семичева Н.Е., Насонова А.А., Сазонова А.А. Исследование теплового режима зданий. Известия ЮгоЗападного государственного университета. 2019 - N 23(2). P.85-96. 53. Котенко, Э.В. Разработка математической модели и методики расчета аккумуляторов теплоты на фазовом переходе: дис. канд. техн. наук: 15.14.05 / Котенко Элина Владимировна. - Воронеж, 1996. - 125 с 54. Шишкин Н.Д., Цымбалюк Ю.В. Тепловые аккумуляторы для автономных теплоэнергетических комплексов в возобновляемыми источниками энергии // Материалы международной конференции: Возобновляемая энергетика: Проблемы и перспективы. Махачкала, 2005. С. 276-281 55. Шульгин, B.B. Теория и практика применения в автотранспортных средствах тепловых аккумуляторов фазового перехода: дис. . д-ра техн. наук: 05.22.10 / Шульгин Василий Валентинович. - СПб, 2004. - 501 с.

76 56. Шульгин, В. В. Тепловые аккумуляторы автотранспортных средств / В.В.Шульгин. - СПб: Изд-во Политехи, ун-та, 2005. - 268 с. 57. Шульгин, В.В. Математическая модель функционирования и термодинамическая оценка эффективности теплового аккумулятора автомобиля / В.В.Шульгин, Ю.К.Кукелев, Е.А.Питухин, М.И.Куколев // Автомобильная промышленность, 2003. - № 9. - С. 16-19. 58. John S. Best, William J. McMillan, Heat or thermal energy storage structure –1977. 59. Lafdi K., Mesalhy O.M., Shaikh S. Experimental Study on the Influence of Foam Porosity and Pore Size on the Melting of Phase Change Materials // Chemical and Materials Engineering Faculty Publications, Department of Chemical and Materials Engineering. —2007. —No102. —С. 19-26. 60. Rosen M. A., Hooper F. C., Barbaris L. N. Exergy Analysis for the Evaluation of the Performance of Closed Thermal Energy Storage Systems. -J. Sol. Energy Eng –1988 –С. 255-261. 61. Zalba ., Jos M Mar n , Cabeza L.F., Mehling H. High-temperature phase change materials for thermal energy storage // Renewable and Sustainable Energy Reviews . —2009. —No14(3). —С. 955-970. 62. Zalba ., Jos M Mar n , Cabeza L.F. , Mehling H. Review on thermal energy storage with phase change: materials, heat transfer analysis and applications // Applied Thermal Engineering. —2003. —No3. —С. 251– 283. 63. Zalba ., Jos M Mar n , Cabeza L.F., Mehling H. Review on thermal energy storage with phase change materials (PCMs) in building applications // Applied Energy . —2012. —No1. —С. 593–605. 64. Аллахвердян Н. Л. Аккумуляторы тепловой энергии и их применение // Молодой ученый. —2016. —No8. —С. 174-176.

77 65. Алмаев А.Ю., Лушкин И. А. Преимущества и недостатки плоских ивакуумны коллекторов солнечной энергии // вестник НГИЭИ. 2015. -No6(49). -С. 16. 66. Альбинская Ю.С., Усачев С.М., Ресснер Ф., Рудаков О.Б. Направления создания микрокапсулированныхтеплоаккумулирующих материалов с фазовым переходом // Научный Вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета: физикохимические проблемы и высокие технологии строительного материаловедения. —2013. —No2 (7). —С. 21-28. 67. Баласанян Г.А. Эффективность аккумулирования тепла для ин- тегрированных систем энергоснабжения на базе установок когенерации малой мощности. –Труды Одесского политехнического университета. –2008. -No1. –С. 129-132. 68. Билека Б.Д., ГаркушаЛ.К. Когенерационно-теплонасосные технологии в схемах горячего водоснабжения большой мощности – Коммунальная и промышленная теплоэнергетика –2012. –Пром. Теплотехника, No4. –С. 52-57. 69. Богословский В.Н., Лихтенштейн Э.Л., Манасыпов Р.Р. Расчет аккумуляторов тепла с фазовым переходом в элементах канонической формы // Изв. вузов: Строительство и архитектура. –1985. –No12 –С. 78-83. 70. Боровков В.М., Куколев М.И., Чаховский В.М., Кукелев Ю.К. Оценка термодинамической эффективности тепловых накопителей энергии с плавящимися теплоаккумулирующими материалами // Надежность и безопасность энергетики . —2008. —No2. —С. 56 -58. 71. БровцинВ.Н. Математическая модель солнечной водонагревательной установки. –Технологии и технические средства механизированного

78 производства продукции растениеводства и животноводства. –ГНУ СЗНИИМЭСХ Россельхоз академии. –2013. –84 –С. 90-112. 72. Gang Li, ‗‘ Sensible heat thermal storage energy and exergy performance evaluations‖ . Ingersoll Rand Residential Solutions, 6200 Troup Highway, Tyler, TX 75707, United States. 73. Ghaddar N.K. Stratified storage tank influence on performance of solar water heating system tested in Beirut. RenewEnergy – 1994. - N 4(8) P.911– 25. 74. Parent MG, Van Der Meer H, KGT Hollands. Natural convection heat exchangers in solar water heating systems: theory and experiment. SolEnergy -1990 - N 45. P.43–52. 75. J. Fernández- Seara, F.J. Uhía, Á.Á. Pardi˜nas, S. astos, Experimental analysis of an on demand external domestic hot water production system using four control strategies, Appl. Energy 103 (0) (2013) 85–96. 76. Mahmut Sami uker, Saffa . Riffat. ―Solar assisted heat pump systems for low temperature water heating applications: A systematic review‖. Institute of Sustainable Energy Technology, University of Nottingham, Nottingham NG7 2RD, UK. 77. Chu Jenny, Cruickshank Cynthia A. Solar-assisted heat pump systems: a review of existing studies and their applicability to the Canadian residential sector. In: Proceedings of the 7th international conference on energy sustainability col- located with the ASME 2013 heat transfer summer conference and the ASME 2013 11th international conference on fuel cell science, engineering and technology. American Society of Mechanical Engineers 2013. 78. Sporn P, Ambrose ER. The heat pump and solar energy. In: Proceedings of the world symposium on applied solar energy. Phoenix, AZ - 1955.

79 79. Jordan RC, Threlkeld JL. Design and economics of solar energy heat pump system. Heat Pip Air Cond – 1954. P.26. 80. Morgan RG. Solar assisted heat pump. Sol Energy1982; 28(2):129–35. 81. Chaturvedi SK, Mei VC. Thermal performance of SAHP system with combined collector/evaporator. In: Proceedings of AIAA terrestrial energy systems conference, AIAA79 -0976. Orlando, FL - 1979. 82. MacArthur JW, Palm WJ, Lessmann RC. Performance analysis and cost optimization of a solar-assisted heat pump system. SolEnergy - 1978 - N 21(1). P.1–9. 83. Kaygusuz K, Ayhan T. Experimental and theoretical investigation of combined solar heat pump system for residential heating. Energy Convers Manag – 1999 - N 40(13). P.1377–96. 84. Freeman TL, Mitchell JW, Audit TE. Performance of combined solar-heat pump systems. Sol Energy - 1979 - N 22(2)/ P.125–35. 85. ertram Erik, Pärisch Peter, Rainer Tepe. Impact of solar heat pump system concepts on seasonal Performance-Simulation studies. In: Proceedings of the EuroSun 2012 conference - 2012. 86. Haller Michel Y, Elimar Frank. On the potential of using heat from solar thermal collectors for heat pump evaporators. In: Proceedings of ISES solar world congress - 2011. 87. Calise F, Figaj RD and Vanoli L. A novel polygeneration system integrating photovoltaic/thermal collectors, solar assisted heat pump, adsorption chiller and electrical energy storage: dynamic and energy- economic analysis. Energy Convers Manag – 2017 - N 149. P.798–814. 88. Fu HD, Pei G, Ji J, et al. Experimental study of a photovoltaic solar-assisted heat-pump/heat-pipe system. Appl Therm Eng – 2012 - N 40. P.343–350.

80 89. Holland FA, Watson FA and Devotta S. Thermodynamic design data for heat pump systems. Oxford: Pergamon Press, 1982. 90. Caglar A and Yamal C. Performance analysis of a solar-assisted heat pump with an evacuated tubular collector for domestic heating. Energy Build – 2012 - N 54. P.22–28. 91. Chen J and Jianlin Y. Energy and exergy analysis of a new direct-expansion solar assisted vapor injection heat pump cycle with subcooler for water heater. Solar Energy – 2018 - N 171. P.613–620. 92. Incropera FP and Dewitt DP. Fundamentals of heat and mass transfer. New York: John Wiley Sons – 2003. P.303–577. 93. Khadiran T, Hussein MZ, Zainal Z, et al. Advanced energy storage materials for building applications and their thermal performance characterization: a review. Renew Sustain Energy Rev – 2016 - N 57. P. 916–928. 94. Bouadila S, Lazaar M, Skouri S, et al. Energy and exergy analysis of a new solar air heater with latent storage energy. Int J Hydrogen Energy – 2014 - N 39. P.15266–15274. 95. Mohanraja M, Belyayevb Y, Jayarajc S, et al. Research and developments on solar assisted compression heat pump systems – a comprehensive review (part A: modeling and modifications). Renew Sustain Energy Rev – 2018 N 83. P.90–123. 96. ANSYS, Inc. Fluent theory guide. Southpointe 275 Technology Drive Canonsburg, USA. Chap. 21. - 2008. P.1–14 97. Seddegh S, Wang X and Henderson AD. A comparative study of thermal behavior of a horizontal and vertical shell-and-tube energy storage using phase change materials. Appl Therm Eng – 2016 - N 93 P. 348–358.

81 98. Mitchell, J.W. and J.E. Braun, Design Analysis, and Control of Space Conditioning Equipment and Systems, Solar Energy Laboratory, University of Wisconsin – Madison. 1997

Рецензии:

Авторизуйтесь, чтобы добавить рецензию

Рецензия от Елена Бабикова

больше 3 лет назад

Отзывы:

Авторизуйтесь, чтобы оставить отзыв