Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия: Материалы. Конструкции. Технологии
Особенности функционирования фреонового контура малоэтажного здания с воздушным тепловым насосом в отопительный период
Опубликована: 2019-12-20
  • С. В. Федосов Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (г. Москва)
  • В. Н. Федосеев Ивановский государственный политехнический университет (г. Иваново)
  • В. Е. Шебашев Поволжский государственный технологический университет (г. Йошкар-Ола)
  • И. А. Зайцева Ивановский государственный политехнический университет (г. Иваново)
  • В. Г. Котлов Поволжский государственный технологический университет (г. Йошкар-Ола)
  • В. А. Емелин Ивановский государственный политехнический университет (г. Иваново)

Аннотация

Статья посвящена исследованию главной технологической задачи воздушного теплового насоса (ВТН) – получению тепла от воздуха посредством преобразования электромеханической энергии двигателя через компрессор и обеспечение переноса тепла рабочим телом к потребителю. Применение воздушных тепловых насосов (ВТН) представляет собой уникальное технико-технологическое решение, с помощью которого возможно извлечение, концентрация и перекачивание рассеянной в окружающей среде тепловой энергии, что является альтернативой традиционным источникам энергии.
Цель преодоления проблемной ситуации заключается в реализации энергоэффективной технологии ВТН, которая предполагает необходимость исследования термодинамических и энергофизических процессов, происходящих в испарительно-конденсационном блоке ВТН, с целью совершенствования теплохолодильного цикла и повышения производительности теплонасосной установки с учетом климатических условий.
При рассмотрении основных процессов в теплохолодильном контуре ВТН и повышения их энергетической эффективности были получены результаты, имеющие научную теоретическую и практическую значимость.
Теплохолодильный цикл ВТН представлен как модель воздухообмена, где метод преобразования низкопотенциального тепла из окружающего воздуха, основан на принципе энергетической инверсии, что является главным условием выполнения основной технологической задачи передачи тепла от воздуха с целью получения соответствующего количества пара.
Авторами описана структура конфигурации потоков энергии с соответствующим расчетно-аналитическим обоснованием теплотехнических характеристик и режимов работы ВТН. Практическая направленность реализации результатов исследований ориентирована на работу ВТН в зданиях и сооружениях, расположенных в поясе III климатической зоны.
Предложенный авторами алгоритм математического расчета количества теплоты, извлекаемой из окружающего воздуха, с учетом климатических условий, позволяет повысить эффективность теплотехнических характеристики и режимов работы ВТН для обеспечения тепло-, холодопроизводительности теплонасосной установки. Это, в свою очередь, является отправной точкой для определения конструктивных размеров элементов ВТН: трубопроводов, а также испарителем и конденсатором.
Исследование термодинамических и энергофизических процессов в испарительно-конденсационном блоке ВТН позволяет прогнозировать и совершенствовать энергоэффективность теплохолодильного цикла и в дальнейшем способствовать решению научных проблем и практических технических решений в области разработки систем автономного экологически чистого и экономически эффективного теплоснабжения зданий.

Литература

1. Федосов С. В., Федосеев В. Н., Воронов В. А. Использование низкопотенциальной теплоты окружающего воздуха в испарительно-конденсационном блоке воздушного теплового насоса // Приволжский научный журнал. Н. Новгород, ННГАСУ, 2019. № 3 (51). С. 37-45.
2. Федосов С. В., Федосеев В. Н., Опарина Л. А. Анализ экологической безопасности хладагентов систем теплоснабжения воздушными тепловыми насосами на принципах термодинамической активно-сти неравновесных процессов // Энергоресурсоэффективные экологически безопасные технологии и оборудование: сборник научных трудов Международного научно-технического симпозиума «Вторые международные Косыгинские чтения, приуроченные к 100-летию РГУ имени А. Н. Косыгина». Т. 1. Москва: ФГБОУ ВО РГУ им. А. Н. Косыгина, 2019. С. 221-223.
3. Анализ условий при проектировании энергосберегающих теплонасосных систем для автономных текстильных производств / С. В. Федосов, В. Н. Федосеев, А. Б. Петрухин, Л. А. Опарина, И. А. Мартынов // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия Материалы. Конструкции. Технологии. 2018. № 2. С. 84-91.
4. Теоретические основы технологии получения холода. Холодильные машины и холодильные установки. Основные элементы холодильных машин [Электронный ресурс]. – Режим доступа:: www.hvac-Shool.ru
5. Нимич Г. В., Михайлов В. А., Бондарь Е. С. Современные системы вентиляции и кондициониро-вания воздуха. Киев: ТОВ «Видавничий будинок» Аванпост – Прим», 2003. 630 с.
6. Мирам А. О., Павленко В. В. Техническая термодинамика. Тепломассообмен. Москва: АСВ, 2016. 352 с.
7. Цветков О. Б., Лаптев Ю. А. Таблицы свойств холодильных агентов: учебно-методическое посо-бие. Санкт-Петербург: НИУ ИТМО; ИХиБТ, 2013. 52 с.
8. Энергоэффективность рабочего тела (хладона) воздушного теплового насоса в режиме обогрева автономного текстильного цеха (производства) / В. Н. Федосеев, А. Б. Петрухин, В. А. Емелин, В. А. Воронов, И. А. Зайцева // Теория и практика технических, организационно-технологических и экономических решений: сборник научных трудов. Иваново, 2016. С. 186-194.
9. Хайнрих Г., Найорк Х., Нестлер В. Теплонасосные установки для отопления и горячего водоснабжения. пер. с нем. Москва: Стройиздат., 1985. 351 с., ил.
10. Инструкция по эксплуатации теплового насоса с передачей тепла от воздуха к воде [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://solar-dom.com/upload/iblock/287/Meeting_user_manual_MD_RU_.pdf.