ВИСНОВКИ

В дисертації виконані дослідження дійсних циклів СТХП при різних умовах роботи (гаряче водопостачання в комбінації з опаленням, кондиціюванням повітря або без них) для декількох альтернативних (R134а, R245fa и R236fa) і природних (ізобутан, бутан, аміак, пропан) холодоагентів, які запропоновані для ефективного заміщення традиційних систем опалення та кондиціювання повітря. В результаті виконаних розрахункових досліджень сформульовані висновки:

1. Аналіз запропонованих різними авторами схем теплохолодопостачаня дозволив розробити економічне схемне рішення СТХП, що призводить до зниження температури в конденсаторі теплового насосу до 50С та забезпечуює одночасну подачу гарячої води з температурою 70С шляхом використання форконденсатоору. Схема дає можливість працювати в двох режимах: опалення і нагрівання гарячої води взимку та кондиціювання повітря з одночасним постачанням гарячої води влітку. Використання тепла форконденсатора теплового насосу для гарячого водопостачання дозволяє досягнути суттєвого підвищення коефіцієнта термотрансформації установки (до 24%) і ексергетичного ККД (до 47%) у порівнянні з традиційними схемами теплохолодопостачання.

2. В процесі проведення термоекономічного аналізу було виявлено, що ексергетичний ККД СТХП, який представлений відношенням сумарної ексергії корисних ефектів, що створюються установкою, до сумарної ексергії усіх витрат в системі, дозволяє на відміну від ступеню термодинамічної досконалості проводити коректний аналіз багатоцільових СТХП на усіх режимах роботи.

3. Проведений порівняльний аналіз термодинамічних показників дійсних циклів СТХП при різних умовах роботи (гаряче водопостачання в комбінації з опаленням, кондиціюванням повітря або без них) для декількох альтернативних (R134а, R245fa і R236fa) і природних (ізобутан, бутан, аміак, пропан) холодоагентів та аналіз побудованих діаграм потоків ексергії Сенкі-Грасмана для дійсних циклів СТХП в різних режимах роботи показав, що кращим холодоагентом для СТХП-1 є R245fa (EX=0,11...0,48 в залежності від місяця року), а для СТХП-2 - R600a (EX=0,2...0,54).

4. Альтернативна система теплохолодопстачання на базі теплового насосу приводить до меншого вичерпання природних ресурсів (в тому числі, енергоресурсів), ніж традиційна система на базі котельної і кондиціонера (на 50...65%), що свідчить про її більшу енергетичну ефективність; вона вносить менший вклад в глобальні зміни клімату.

5. Отримані результати показують, що найбільший вплив на навколишнє середовище спричиняється під час експлуатації системи. Вказаний вплив в цей період зв'язаний з енергоспоживанням компресора теплового насоса. Внесок періоду виробництва системи складає біля 28% від внеску за весь життєвий цикл, а внесок періоду утилізації менш, ніж 2%. Загальна екологічна дія в період експлуатації для альтернативної системи складає всього 48…62% (в залежності від виду палива, яке спалюється в котельній) від цього же впливу для традиційної.

6. Вибір СТХП на базі ТН за двома критеріями (вплив на вичерпання природних ресурсів і вклад в глобальне потепління) буде сприяти реалізації закону України про енергозбереження та Кіотського протоколу, спрямованих на зниження емісії парникових газів; загальний екологічний вплив для традиційної СТХП також більший, ніж для альтернативної, що ще раз підтверджує перевагу останньої.

7. Альтернативна система, проаналізована в основному своєму елементі - типі робочого тіла, який використовується для теплового насоса, показала, що СТХС на базі R717 має істотні переваги перед іншими робочими тілами в розмірі впливу на навколишнє середовище при перерахунку на 1 ГДж енергії, що виробляється в енергетичному комплексі.

ПУБЛІКАЦІЇ АВТОРА ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Желєзний В.П., Биковець Н.П., Хлієва О.Я., Суходольска Г.Б., Султангулов Д.М. Вибір сервісних холодоагентів. Заміна холодоагенту R12 у вагонних кондиціонерах // Холод. - 2004.- № 5 - С.8-14.

Особистий внесок: літературний огляд, пошук достовірних даних по властивостям альтернативних холодоагентів, розрахунки термодинамічних показників для циклів.

2. Железный В.П., Быковец Н.П., Хлиева О.Я., Степанова В.П., Суходольская А.Б. Методика расчета эквивалентной эмиссии парниковых газов в промышленности. // Экотехнологии и ресурсосбережение- 2004.- № 6 - С.34-42.

Особистий внесок: огляд літератури, участь у розробці нового критерію для оцінки еквівалентної емісії парникових газів, підготовка матеріалів для публікації та демонстрації.

3. Суходольская А.Б., Железный В.П., Хлиева О.Я. Эколого-энергетический анализ перспектив применения альтернативных хладагентов в тепловых насосах. Часть 1. // Холодильная техника и технология- 2005.- № 2(94) - С.37-46.

Особистий внесок: літературний огляд, пошук достовірних даних по властивостям альтернативних і природних холодоагентів, розрахунки термодинамічних показників для циклів теплових насосів з різними альтернативними і природними холодоагентами, рекомендації щодо вибору холодоагентів.

4. Суходольская А.Б., Кочетов В.П. Эколого-энергетический анализ перспектив применения альтернативных хладагентов в тепловых насосах. Часть 2 // Холодильная техника и технология- 2006.- №4 (102) - С.77-84.

Особистий внесок: літературний огляд схемних рішень систем теплохолодопостачання на базі теплових насосів, розробка нових схем СТХП, розрахунки теплових і холодильних навантажень модельного об'єкту.

5. Суходольская А.Б., Бошков Л.З. Перспективы применения аммиака в системах теплохладоснабжения. // Холодильная техника и технология- 2006.- №5 (103) - С.48-56.

Особистий внесок: модернізація схемних рішень систем теплохолодопостачання на базі аміачних теплових насосів, розрахунки енергетичних і ексергетичних характеристик аміачних СТХП.

6. Суходольская А.Б., Бошков Л.З. Эксергетический анализ систем теплохладоснабжения на природных хладагентах. // Холодильная техника и технология- 2006.- №6 (104) - С.42-48.

Особистий внесок: розрахунки енергетичних і ексергетичних характеристик систем теплохолодопостачання на базі теплових насосів з альтернативними і природними робочими речовинами, побудова діаграм Сенкі-Грасмана для кожного холодоагента, порівняння ефективності холодоагентів на різних режимах роботи, рекомендації і висновки.

Тези та доповіді на конференціях

7. Zhelezny V.P., Vozniy V.F., Stepanova V.P., Sukhodolskaya A.B.. The problems and prospects of development of the TWI-analysis. // In: 5th Intl. Conf. on Compressors and Coolants "COMPRESSORS-2004", Proceedings of the Conference, 29.9-1.10.2004, Papiernicka, Slovak Republic, P.295-302.

Особистий внесок: огляд літератури, участь у розробці нового критерію для оцінки повної еквівалентної емісії парникових газів, підготовка матеріалів для публікації та демонстрації.

8. Железный В.П., Быковец Н.П., Степанова В.П., Суходольская А.Б. Нормирование эквивалентной эмиссии парниковых газов в промышленности. // Тези допов. до Міжнар. наук.-практ. конф. «Екологічна безпека об'єктів господарської діяльності», 2-4 червня2004 р., Миколаїв, Україна.- 2004.- С.51-52.

Особистий внесок: огляд літератури, участь у розробці нового критерію для оцінки еквівалентної емісії парникових газів, підготовка матеріалів для публікації та демонстрації.

9. Суходольская А.Б., Бошков Л.З. О перспективах применения аммиака в системах теплохладоснабжения. // Сб. наук. праць міжн. наук.-техн. конф. «Промисловий холод i амiак», Одесса.- 2006.- С.37-38.

Особистий внесок: модернізація схемних рішень систем теплохолодопостачання на базі аміачних теплових насосів, розрахунки енергетичних і ексергетичних характеристик аміачних СТХП, доповідь на конференції, участь у обговоренні результатів.

10. Sukhodolskaya A.B., Boshkov L.Z.. Exergy analysis and selection criteria for heating and cooling systems with natural refrigerants. // In: Humboldt-Kolleg "Energy Challenges of the 21st Century: Science, Technology, Economy, Society", Book of Abstracts, August 24-27, 2007, Odessa, Ukraine, p.86.

Особистий внесок: розрахунки енергетичних і ексергетичних характеристик СТХП на базі теплових насосів з альтернативними і природними робочими речовинами, вибір критеріїв ефективності, підготовка матеріалів для демонстрації, доповідь на конференції, участь у обговоренні результатів.

11. Бошков Л.З., Суходольская А.Б.Экологические аспекты создания систем отопления на базе тепловых насосов. // Сб. наук. праць ОНАХТ, Вип.35, т.1. - С.149-154.

Особистий внесок: розрахунки екологічних характеристик СТХП на базі теплових насосів з альтернативними і природними робочими речовинами, вибір критеріїв ефективності.

АНОТАЦІЯ

Суходольська Г.Б. Удосконалення систем теплохолодопостачання на базі теплових насосів з природними робочими речовинами. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.14.06 - Технічна теплофізика та промислова теплоенергетика. - Одеська державна академія холоду, Одеса, 2009.

Проведено аналіз існуючих тенденцій застосування та удосконалення комбінованих систем теплохолодопостачання на базі теплових насосів з використанням відновлювальних джерел енергії, включаючи проблеми заміни традиційних холодоагентів на альтернативні і природні. Розроблено перспективні схемні рішення для теплохолодопостачання споруд з використанням теплових насосів і природного водного резервуару у якості джерела низькопотенціального тепла. Проведено енергетичний та ексергетичний аналіз ефективності розроблених схем перспективних теплонасосних СТХП з урахуванням використання в тепловому насосі різних холодоагентів, включаючи альтернативні фторовані вуглеводні (R134а, R245fa і R236fa) і природні холодоагенти (ізобутан, бутан, пропан, аміак).

Показано, що розрахунки за ступенем термодинамічної досконалості призводять до завищених значень коефіцієнтів ефективності і неприродних особливостей їхньої зміни впродовж року. Підтверджено, що ексергетичний ККД СТХП, який представлений відношенням сумарної ексергії корисних ефектів, що створюються установкою, до сумарної ексергії усіх витрат в системі, дозволяє на відміну від ступеню термодинамічної досконалості проводити коректний аналіз багатоцільових СТХП на усіх режимах роботи. Зроблено висновки щодо перспективності практичного використання природних холодоагентів в комбінованих СТХП на базі теплових насосів і відновлювальних джерел енергії.

Проведений екологічний аналіз запропонованої системи з урахуванням використання в тепловому насосі різних холодоагентів за критеріями, запропонованими за концепцією «Повний життєвий цикл» (Life Cycle Assessment). Вперше показано, що використання природного холодоагенту аміаку (R717) призводить до меншого, ніж інші робочі тіла, впливу на навколишнє середовище.

Ключові слова: система теплохолодопостачання, тепловий насос, альтернативний холодоагент, природний холодоагент, енергоефективність, ексергетичний аналіз, діаграма потоків ексергії.

Суходольская А.Б. Совершенствование систем теплохладоснабжения на базе тепловых насосов с природными рабочими веществами. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.14.06 - Техническая теплофизика и промышленная теплоэнергетика.- Одесская государственная академия холода, Одесса, 2009.

Проведен анализ существующих тенденций применения и совершенствования комбинированных систем теплохладоснабжения на базе тепловых насосов с использованием возобновляемых источников тепла, включая проблемы замены традиционных хладагентов на альтернативные и природные. Разработаны перспективные схемные решения для теплохладоснабжения зданий с использованием тепловых насосов и природного водного резурвуара в качестве источника низкопотенциального тепла. Проведен энергетический и эксергетический анализ эффективности разработанных схем перспективных теплонасосных СТХС с учетом использования в тепловом насосе различных хладагентов, включая альтернативные фторированные углеводороды (R134а, R245fa и R236fa) и природные хладагенты (изобутан, бутан, пропан и аммиак).

Показано, что расчеты по степени термодинамического совершенства приводят к завышенным значениям коэффициентов эффективности и неестественным особенностям их изменения на протяжении года. Подтверждено, что эксергетический КПД СТХС позволяет в отличие от степени термодинамического совершенства проводить корректный анализ многоцелевых СТХС на всех режимах работы.

Проведен экологический анализ предложенной системы с учетом использования в тепловом насосе различных хладагентов по критериям, предлагаемым по концепции «Полный жизненный цикл» (Life Cycle Assessment). Впервые показано, что использование природного хладагента аммиака (R717) приводит к меньшему, чем другие рабочие тела, влиянию на окружающую среду.

Ключевые слова: система теплохладоснабжения, тепловой насос, альтернативный хладагент, природный хладагент, энергоэффективность, эксергетический анализ, диаграмма потоков эксергии.

Sukhodolskaya A.B. Refinement of combined heating and cooling systems on the basis of heat pumps with natural working substances. - Manuscript.

Thesis on competition of the Candidate of Sciences (Engineering) academic degree in specialty 05.14.06 - Technical Thermophysics and Industrial Thermal Engineering, Odessa State Academy of Refrigeration, Odessa, 2009.

Analysis of the existing tendencies has been carried out in the field of application and modernization of combined heating and cooling systems on the heat pump basis with utilization of renewable energy sources including the problems of substitution of traditional refrigerants by alternative o natural. Promising layouts have been developed for heating and cooling systems of buildings with use of heat pumps and natural water reservoirs as a low potential heat source. Energy and exergy analysis has been carried out for efficiency assessment of the developed layouts of promising heating and cooling heat pump systems taking into account the use of different fluorinated hydrocarbons (R134а, R245fa, and R236fa) and natural refrigerants (isobutane, butane, propane, and ammonia).

As result it has been shown, that the exergy COP presented as the ratio of the sum of all exergies of useful effects created by a system to the sum of all exergies consumed by the system allows one, in contrast to the traditionally used second law efficiency, to carry out correct analysis of multipurpose combined heating and cooling systems at all possible conditions.

Ecological analysis of offereded system is organized with provision for using in heat pump of different refrigerants on kriteriums, proposed on concept Life Cycle Assessment. It is shown, that use the natural refrigerant of ammonia (R717) brings to smaller, than other worker substances, influence upon surrounding ambience.

Keywords: heating and cooling system, heat pump, alternative refrigerant, natural refrigerant, energy efficiency, exergy analysis, exergy flow diagram.

Размещено на Allbest.ru