Аналіз тепло-енергетичних систем з використанням теплових насосів із інтегрованими у фундамент ґрунтовими теплообмінниками

Abstract

В Україні, як частині Європи, у зв’язку зі значним збільшенням вартості енергетичних ресурсів відбувається енергетична криза, яка призводить до скорочення виробництва, погіршення рівня мікрокліматичних умов у приміщеннях, збільшенням вартості готової продукції та до великих збитків, як у сільському господарстві так і в промисловості. Одним із напрямків вирішення цієї проблеми є підвищення рівня енергозбереження та енергоефективності, а також комфортності, будівель та споруд, за допомогою альтернативних джерел енергії, тепло-енергетичних систем з використанням теплових насосів, ґрунтових теплообмінників інтегрованих у фундамент, енергетичних паль. В даній роботі представлено аналіз та класифікація існуючих тепло-енергетичних систем з використанням теплових насосів. Було встановлено, що одним з перспективних напрямків дослідження є тепло-енергетичні системи з ґрунтовими теплообмінниками інтегровані в фундамент, енергетичні палі. Дані енергетичні системи можливо класифікувати за технологічними та конструкційними параметрами. Було встановлено негативні характеристики цих систем, до яких можливо віднести: залежність від глибини промерзання ґрунту, складність процесу монтажу, низька корозійна стійкість металевих каркасів та теплообмінників. До переваг цих систем можливо віднести: використання відновлювального джерела енергії, енергії ґрунту, підземних вод, тепловтрати крізь фундамент та цоколь будинку, енергетичних комунікацій, можливість використання, як для охолодження так і для обігріву приміщень, інтегрованість у палі теплообмінників, з іншими енергетичними системами та гаряче водопостачання. Використання цих систем у будівлях молочних ферм великої рогатої худоби є перспективним напрямком дослідження.

В Украине, как части Европы, в связи со значительным увеличением стоимости энергетических ресурсов происходит энергетический кризис, который приводит к сокращению производства, ухудшение уровня микроклиматических условий в помещениях, увеличению стоимости готовой продукции и к большим убыткам, как в сельском хозяйстве, так и в промышленности. Одним из направлений решения этой проблемы является повышение уровня энергосбережения и энергоэффективности, а также комфортности, зданий и сооружений, с помощью альтернативных источников энергии, теплоэнергетических систем с использованием тепловых насосов, грунтовых теплообменников интегрированных в фундамент, энергетических свай. В данной работе представлен анализ и классификация существующих теплоэнергетических систем с использованием тепловых насосов. Было установлено, что одним из перспективных направлений исследования является теплоэнергетические системы с грунтовыми теплообменниками, интегрированы в фундамент, энергетические сваи. Данные энергетические системы, возможно, классифицировать по технологическим и конструкционным параметрам. Было установлено негативные характеристики этих систем, к которым можно отнести: зависимость от глубины промерзания грунта, сложность процесса монтажа, низкая коррозионная стойкость металлических каркасов и теплообменников. К преимуществам этих систем можно отнести: использование возобновляемых источников энергии, энергии почвы, подземных вод, теплопотерь через фундамент и цоколь дома, энергетических коммуникаций, возможность использования, как для охлаждения и для обогрева помещений, интегрированность в сваи теплообменников, с другими энергетическими системами и горячее водоснабжение. Использование этих систем в зданиях молочных ферм крупного рогатого скота является перспективным направлением исследования.

Ukraine, as part of Europe, is undergoing energy crisis due to the significant increase in the cost of energy resources, which leads to a reduction in production, deterioration of the microclimatic conditions in the premises, an increase in the cost of finished products and large losses, both in agriculture and in industry. One of the methods to solve this problem is to increase energy preservation and energy efficiency, as well as comfort of buildings and structures with alternative energy sources, heat and power systems using heat pumps, ground heat exchangers integrated into the foundation, energy piles. This paper represents the analysis and classification of existing heat-energy systems with the use of heat pumps. It was found that one of the perspective directions of the research is the heat-energy systems with ground heat exchangers integrated into the foundation, energy piles. These energy systems can be classified according to technological and structural parameters. The negative characteristics of these systems identified may include: depth dependence of soil freezing, the complexity of the installation process, low corrosion resistance of metal frames and heat exchangers. The advantages of these systems include: the use of a renewable energy source, ground energy, groundwater, heat loss through the foundation and the basement of the building, energy communications, the possibility of use both for cooling and heating of premises, integration in the heat exchanger pile, with other power systems and hot water supply. The use of these systems in dairy cattle farms is a promising area of research.