Застосування теплових насосів типу "вода-повітря" для теплопостачання однородинних будинків в Швеції і Україні
Автор: Баргалевич Юлія Валентинівна
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Теплогазопостачання і вентиляція
Інститут: Інститут будівництва та інженерних систем
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2020-2021 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Баргалевич Ю.В., Миронюк Х.В. (керівник). Застосування теплових насосів типу «вода-повітря» для теплопостачання однородинних будинків в Швеції і Україні. Магістерська кваліфікаційна робота. – Національний університет «Львівська політехніка», Львів, 2020. Розширена анотація. У даній магістерській кваліфікаційній роботі висвітлено можливість і ефективність застосування теплових насосів як джерело опалення для однородинних будинків на прикладі двох країн. До основних функцій теплового насосу належать: забезпечення тепловою енергією систем опалення та гарячого водопостачання, а також кондиціонування повітря. Принцип роботи ґрунтується на замкнутому циклі Карно[7]. Концепцію теплових насосів було розроблено ще в 1852 британським фізиком та інженером Вільямом Томсоном. Подальші роботи по вдосконаленню велися австрійським інженером Петером фон Ріттінгером, саме його вважають винахідником теплового насосу і датують розробку цієї концепції 1855 роком. Тепловий насос типу «вода-повітря» - це певний аналог побутового кондиціонера, головна відмінність якого — той факт, що, замість випарника, функцію передачі калорій виконує конденсатор, тобто, холодоагент не знижує температуру ресурсу, а підвищує її. Згідно базової конструкції ТН «повітря-вода» у ньому завжди мають бути присутні два основні елементи: конденсатор та випарник. В елементі «випарник» відбуваються процес нагрівання і фазовий перехід з рідкого у газоподібний стан циркулюючого холодоагенту. В «конденсаторі» газоподібний холодоагент, нагрітий до певної температури, віддає своє «тепло» теплоносію, тобто воді, і конденсується. Дані пристрої втілюють у собі повноцінну систему генерації тепла, для здійснення основних функцій якої необхідна невелика частина електричної енергії для подальшого отримання теплової. Тепловий насос у жодному разі не забруднює довкілля, це є екологічно чисте та економічно вигідне джерело тепла[7]. Обравши ТН повітряно-водяного типу ми можемо сміливо попрощатися з використанням газу, що є неабияким вкладенням з нашого боку у сферу енергозбереження. Проте, передача тепла від холодного джерела до більш теплого не є природнім явищем, тому попрощатися з електрикою нам не вдасться. Проте спрощуються монтажні роботи, у зв’язку із відсутністю витрат на «газифікацію» ділянки, зважаючи на тарифи в Україні та в Європі [8]. Потужність завжди обирається із певним запасом. Встановлення теплового насосу в більшій мірі вимагає терміну до одного дня. Більше часу може зайняти підключення автоматики. Під час експлуатації неможливо сказати, що система є зовсім безшумною, проте дискомфорту мешканцям не створює. Шум схожий на шелест листя, не більше. Відновлювальні джерела енергії (ВДЕ) стають все більш дешевим джерелом нової електроенергії, мають великий потенціал для стимуляції світової економіки. На даний момент ВДЕ стають найбільш рентабельним капіталовкладенням, стабільним в роботі і передбачає швидкий прибуток для всієї економіки[10]. Об’єкт дослідження –теплові насоси типу «вода-повітря» Предмет дослідження – теоретичні і методичні засади, а також практичні аспекти застосування теплових насосів в країнах ЄС та України Мета дослідження – дослідити конфігурації схем підключення до інженерних мереж; з’ясувати діапазон температур, за яких вони можуть працювати в оптимальному режимі; порівняти їх застосування на прикладі однородинних будівель в двох країнах з різними кліматологічними показниками на прикладі Швеції і України. Результати дослідження. Проведено аналіз принципу роботи теплового насосу, дія якого спрямована на забезпечення усіх потреб будинку. Проаналізовано залежність потужності теплового насосу від температури навколишнього середовища. Проведено порівняльний аналіз застосування теплових насосів в однородинних будинках Швеції та України. Розглянуто переваги і недоліки таких систем. Запропоновано способи енергозбереження, залежно від спроможності країни в цілому і наявності в ній переважного виду енергоресурсів. Розглянуто методи автоматизації і керування системами. Запропоновано варіанти схем підключення теплових насосів «вода-повітря» з резервними тепловими агрегатами різного типу. Також побудовано схему застосування теплових насосів у поєднанні із сонячними колекторами. Проведений порівняльний економічний аналіз на прикладі системи опалення. Проведено аналіз впливу світової пандемії COVID-19 на викиди CO2, та зростання світового попиту на відновлюванні джерела енергії. Отже, до яких висновків дійшли цього року, аналізуючи темпи розвитку ВДЕ, зокрема розвиток ТН: комбіновані технології започаткували новий тренд; потрібно підготуватися до міграції конструктивних рішень кондиціонерів та ТН одна в одну; наступні роки пророкують значне скорочення споживання електроенергії, або цілковиту її відмову; настає сумісний розвиток технологій теплових насосів усіх типів та кондиціонерів. Ключові слова – тепловий насос «вода-повітря», відновлювані джерела енергії, температура, опалення, вентиляція, однородинний будинок, Україна, Швеція. Перелік використаних літературних джерел. 1. Журнал AW Therm, №3-2018 2. Журнал AW Therm, №1-2019 3. Журнал AW Therm, №3-2020 4. Журнал AW Therm, №4-2020 5. Cosmogas Catalogo 6. Жуковський С.С., Лабай В.Й. Системи енергопостачання і забезпечення мікроклімату будинків та споруд. Навчальний посібник для ВЗО. – Львів: Астрономогеодезичне товариство, 2000. – 259с. 7. VERVE HRV Brochure Heat Recovery Ventilation 8. Журнал AW Therm, №5-2020 9. Максим Мордовцев «Для чого Швеція скуповує сміття. Світовий досвід боротьби зі звалищами» 24.06.2016р. 10. Farshid Bonakdar, Angela Sasic Kalagasidis and Krushna Mahapatra The Implications of Climate Zones on the Cost-Optimal Level and Cost-Effectiveness of Building Envelope Energy Renovation and Space Heat Demand Reduction. 2017.05.10. С. 26