Система «вітрогенератор-тепловий насос» для теплопостачання в умовах холодної кліматичної зони

Abstract

У роботі проведено аналітичний огляд методів опалення приміщень у холодних регіонах, технологій накопичення теплової енергії та конфігурацій теплових насосів з електричним і механічним приводом. Розроблено багатофункціональну систему енергопостачання на базі вітрогенератора, яка інтегрує тепловий насос з морською водою як джерелом низькопотенційного тепла, установку опріснення води та підсистему хімічного накопичення енергії для забезпечення електропостачання, опалення, гарячого водопостачання та водопідготовки житлового комплексу в холодному регіоні. Проведено термодинамічний аналіз запропонованої системи з визначенням точок стану робочих тіл, енергетичного та ексергетичного коефіцієнтів корисної дії всіх компонентів системи. Виконатно розрахунок теплового навантаження населеного пункту, визначити необхідну потужність вітрогенератора та провести порівняльний аналіз ефективності запропонованої системи з типовим повітряним тепловим насосом.

This paper presents an analytical review of methods for heating buildings in cold regions, thermal energy storage technologies, and configurations of electrically and mechanically driven heat pumps. A multifunctional energy supply system based on a wind turbine has been developed, which integrates a heat pump using seawater as a low-grade heat source, a water desalination plant and a chemical energy storage subsystem to provide electricity, heating, hot water supply and water treatment for a residential complex in a cold region. A thermodynamic analysis of the proposed system was carried out, determining the state points of the working fluids and the energy and exergetic efficiency coefficients of all system components. A calculation of the thermal load of the settlement was performed, the required capacity of the wind turbine was determined, and a comparative analysis of the efficiency of the proposed system with a typical air-source heat pump was conducted.