ГІДРОТЕРМАЛЬНА СИСТЕМА ОТРИМАННЯ ТЕПЛОВОЇ ЕНЕРГІЇ, ФІЗИЧНІ ПРОЦЕСИ, ЕФЕКТИВНІСТЬ
DOI:
https://doi.org/10.31649/1997-9266-2021-157-4-40-46Ключові слова:
відновлювані джерела енергії, геотермальна енергетика, теплота ґрунту, ґрунтові води, гідротермальна система, геотермальна системаАнотація
Наведено теоретичний аналіз технологій побудови та особливостей використання природних акумуляторів теплової енергії в приповерхневих шарах Землі, як в ґрунті так і у водоносних горизонтах. Виконано загальний економічний аналіз інвестиційної привабливості впровадження теплонасосних систем, що використовують як первинне джерело низькопотенційальну відновлювану енергію приповерхневих шарів Землі. Проведено порівняльний аналіз ефективності використання геотермального теплового колектора, що складається з вертикальних ґрунтових теплообмінників та гідротермального теплового колектора, що складається з двох свердловин: першої для забору води, яка відіграє роль теплоносія для роботи теплонасосної ситеми, другої — для повернення відпрацьованої води до водоносного горизонту.
Описано діючий макет розробленої і сконструйованої в ІВЕ НАНУ гідротермальної експериментальної теплонасосної системи. Подано методику проведення досліджень. Наведено характеристики вимірювального обладнання, встановленого на макеті експериментальної установки, і програмного забезпечення, яке використовувалося для архівування і візуалізації даних, отриманих в процесі проведення досліджень. Викладено результати наукової роботи, отримані в ході теоретичних розрахунків і експериментальних досліджень ефективності теплонасосних систем, в залежності від системи відбору первинної теплової енергії. Подано залежності коефіцієнта трансформації теплового насоса від типу колектора теплової енергії. Обґрунтовано залежності ефективності теплонасосної системи від параметрів первинного джерела низькопотенційного тепла і конструктивних особливостей системи теплопостачання. Зроблено висновок, що теплонасосна гідротермальна система відкритого типу ефективніша, ніж геотермальна. Мають перспективу подальші дослідження можливості та ефективності використання водоносного горизонту як природного акумулятора теплоти для стабілізації генерування енергії від відновлюваних джерел незалежно від кліматичних умов і пори року.
Посилання
S. V. Goshovskiy, and O. V. Zurian, “Human-induced load on the environment when using geothermal heat pump wells,” Journal of Geology, Geography and Geoecology, no. 1, pp. 57-68, 2020. https://doi.org/10.15421/112006 .
J. Lund, B. Sanner, L. Rybach R. Curtis, and G. Hellstrоm, “Geothermal (ground-source) heat pumps a world overview,” GHC bulletin, vol. 9, pp. 1-10, 2004.
В. Г. Олійниченко, М. В. Марченко, i І. О. Кушнір, «Ефективні напрямки інвестування в галузі геотермальної енергетики,» Відновлювана енергетика, № 3, с. 73-79, 2017.
Ю. П. Морозов, Д. М. Чалаєв, Н. В. Ніколаєвська, i М. П. Добровольський, «Оцінка ефективності використання теплового потенціалу довкілля та верхніх шарів Землі України,» Відновлювана енергетика, № 4(63), с. 80-88, 2019. https://doi.org/10.36296/1819-8058.2020.4(63).80-88 .
Ke Zhu, Philipp Blum, Grant Ferguson, Klaus-Dieter Balke, and Peter Bayer, “The geothermal potential of urban heat islands,” Environ. Res. Lett, no. 5, pp. 1-6, 2010. http://dx.doi.org/10.1088/1748-9326/6/1/019501 .
V. G. Oliynichenko, and E. V. Marchenko, “Comparative analysis of the types of technological performance of heat pumps,” Renewable energy and energy efficiency in the XXI century: Materialyi XYIII Mezhdunarodnoy nauchno- prakticheskoy konferentsii, Kiev, Ukraine, 2017, pp. 604-609.
O. I. Denisov, “Comparative energy analysis of heat pumps and traditional heating systems,” Tehnicheskaya teplofizika i promyishlennaya teploenergetika, Ukraine, vol. 2, pp. 22-34, 2010.
O. V. Zurian, “Comparison of efficiency of geothermal and hydrothermal energy systems,” in XIX International Multidisciplinary Scientific GeoConference SGEM. Renewable Energy Sources and Clean Tech, Varna, Bulgaria, 2019, рр. 83-90. https://doi.org/10.5593/sgem2019/4.1/S17.011 .
Ю. П. Морозов, Д. М. Чалаєв, В. Г. Олійніченко, і В. В. Величко, «Експериментальне дослідження добового акумулювання холоду шляхом використання води підземних горизонтів м. Києва,» Відновлювана енергетика, № 3, с. 67-77, 2019. https://doi.org/10.36296/1819-8058.2019.3(58).67-77 .
С. В. Гошовский, и А. В. Зурьян, «Анализ применения различных источников возобновляемой энергии для оптимальной работы теплонасосных систем,» Сборник научных трудов Украинского государственного геологоразведочного института, № 2, с. 9-20, 2015.
V. Ya. Fedyanin, and D. D. Miheev, “The method of calculating the heat flow in the soil heat exchanger, Gorizontyi obrazovaniya,” Materialyi 61-y Nauchno-tehnicheskoy konferentsii studentov, aspirantov i professorsko-prepodavatelskogo sostava, Russia, vol. 11, pp 12-15, 2005.
##submission.downloads##
-
PDF
Завантажень: 236
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, згодні з такими умовами:
- Автори зберігають авторське право і надають журналу право першої публікації.
- Автори можуть укладати окремі, додаткові договірні угоди з неексклюзивного поширення опублікованої журналом версії статті (наприклад, розмістити її в інститутському репозиторії або опублікувати її в книзі), з визнанням її первісної публікації в цьому журналі.
- Авторам дозволяється і рекомендується розміщувати їхню роботу в Інтернеті (наприклад, в інституційних сховищах або на їхньому сайті) до і під час процесу подачі, так як це може привести до продуктивних обмінів, а також скорішого і ширшого цитування опублікованих робіт (див. вплив відкритого доступу).
