ASSESSMENT OF THE THERMODYNAMIC EFFICIENCY OF THE GEOTHERMAL HEAT PUMP FOR HEAT SUPPLY OF SEA TRANSРORT ENTERPRISES
Abstract
Introduction. The article examines the problem of using geothermal heat pumps (HTN) operating on alternative energy sources for heat supply of maritime transport enterprises. For heat supply, sea transport enterprises use heat pumps with low-potential heat from sources, air, reservoirs, and the subsoil of the earth. The purpose of the work is to evaluate the thermodynamic efficiency of HTNs when using them at sea transport enterprises and sea ports. The results. A thermodynamic analysis of the efficiency and characteristics of heat pumps operating with various sources of low-potential heat was performed. The factors affecting the energy efficiency of the HTN were determined, the peculiarities of the operation of soil, water and air HTN for the southern climatic conditions of Ukraine were evaluated. The influence of the duration of air temperatures of different values on the thermal productivity of the HTN was analyzed. In order to increase the efficiency of the heat pump system, a scheme for extracting low-potential heat with the use of soil TN and an air heat exchanger is proposed. Based on the conducted research, it was established that the advantage of air as a heat carrier is that air heating systems can work almost everywhere. The newest method of increasing the efficiency of the heating system is the combined use of low-potential heat of the soil and air, which ensures high thermal productivity of the heating system throughout the year and has a higher energy efficiency index compared to traditional heat supply systems. HTNs have a significant advantage over other thermal energy systems and installations. They consume energy from renewable sources while reducing electricity supply costs by more than half. Conclusions. The use of heat exchangers for the disposal of low-potential heat flows is economically beneficial. Thermodynamic analysis of the efficiency of heat supply systems for heat supply systems shows that in modern economic conditions, the trend of heat supply systems can develop in the following directions: the use of steam compression heat pumps, the use of secondary energy resources of industrial enterprises of sea transport. The application of these measures can significantly improve the economic and heat-technical characteristics of heat supply equipment for buildings of maritime transport enterprises.
Downloads
References
2. Безродний М.К., Пуховий І.І., Кутра Д.С. Теплові насоси та їх використання. Навчальний посібник. Київ: НТУУ «КПІ». 2013. 312 с.
3. Остапенко О.П. Холодильна техніка та технологія. Теплові насоси. Навчальний посібник. Вінниця: ВНТУ. 2015.123 с.
4. Арсеньєв В.М., Мелейчук С.С. Теплові насоси: основи теорії і розрахунку. Навчальний посібник. Суми. СДУ. 2018. 364с.
5. Арсеньев В.М. Теплонасосная технология енергозбереження. Суми: Вид-во СДУ. 2009. 251 с.
6. Босий М.В., Кузик О.В. Теплові насоси для опалення та гарячого водопостачання. Findings of modern engineering research and developments: Scientific monograph. Riga, Latvia: «Baltija Publishing», 2022, P. 24–40. http://baltijapublishing.lv/omp/index.php/bp/catalog/book/217
7. Пісарев В.Є. Теплові насоси та холодильні установки. Навчальний посібник. К: КНУБА. 2002.124с.
8. Снєжкін Ю.Ф., Чалаєв Д.М., Шаврін В.С., Дабіжа Н.О. Теплові насоси в системах теплохолодопостачання. Mонографія. Під. ред. акад. НАН України А.А. Долінського; НАН України, Ін-т техн. теплофізики. К: 2008. 104 с.
9. Безродний М.К., Притула Н.О. Енергетична ефективність теплонасосних схем теплопостачання. Mонографія. К: НТУУ «КПІ». 2012. 208 с.
10. Шевель В.И. Работа компрессоров серийного исполнения на смеcи пропан-бутан в теплонасосном режиме работы. Компрессорная техника и пневматика в ХХI веке: ХІІІ Международная научно-техническая конференция по компрессоростроению. Сумы: СумГУ. 2004. С. 239–244.
11. Хмельнюк М.Г., Мартынюк М.О. Повышение эффективности установки низкотемпературной конденсации природного газа. Одесса: ОДАХ. Технические газы. № 4. 2008. С. 30–35.
12. Босий М.В., Кузик О.В. Ефективність циклу теплового насоса для теплопостачання. Центральноукраїнський науковий вісник. Технічні науки. 2020. Вип. 3(34). С. 136–142. http://dspace.kntu.kr.ua/jspui/ handle/123456789/10447
13. Босий M.В. Термодинамічна енергоефективність геотермального теплового насоса на грунтових водах. Moderní aspekty vědy: XX. Díl mezinárodní kolektivní monografie. Mezinárodní Ekonomický Institut s.r.o. Česká republika: Publishing Group „ Vědecká perspektiva “, 2022. str. 556–568. http://perspectives.pp.ua/public/site/mono/monography-20.pdf
14. Босий М.В. Теплові насоси – енергоефективне відновлювальне екологічне чисте джерело теплоти. Moderní aspekty vědy: XXІ Díl mezinárodní kolektivní monografie Mezinárodní Ekonomický Institut s.r.o.Česká republika: Publishing Group “Vědecká perspektiva”, 2022, Р. 357–380. http://perspectives.pp.ua/public/site/mono/monography-21.pdf
15. Морозюк Т.В. Теория холодильных машин и тепловых насосов. Одесса: Студия «Негоциант». 2006. 712 с.
16. Ткаченко С.Й., Остапенко О.П. Парокомпресійні теплонасосні установки в системах теплопостачання. Монографія. Вінниця: ВНТУ. 2009. 176 с.
17. Арсеньев В.М., Гречаненко В.А. Эксергетическая оценка эффективности теплонасосной технологии энергосбережений. Вісник Сумського державного університету. 2002. №9(42). С. 81–85.
18. Босий М.В., Кропівний В.М., Кузик О.В., Кропівна А.В, Молокост Л.А Термодинамічна енергоефективність парокомпресійного теплового насоса на грунтових водах. Центральноукраїнський науковий вісник. Технічні науки. Кропивницький. 2022, вип. 5(36), ч. І. С. 47–54. http://mapiea.kntu.kr.ua/archive/36_I.html
19. Босий М.В., Кропівний В.М., Кузик О.В. Термодинамічне дослідження циклу теплового насосу «грунт-вода» для системи опалення приміщення. Науковий журнал Вісник Кременчуцького національного університету ім. М. Остроградського. Кременчук: №1(132), 2022. С. 165–172. DOI: https://doi.org/10.32782/1995-0519.2022.1.22. http://visnikkrnu.kdu.edu.ua/pravila.php
20. Сірко З.С., Коренда В.А., Вишняков І.Ю., Протасов О.С., Охріменко С.М., Цірень Н.Л. Використання теплових насосів для опалення та гарячого водопостачання будівель підприємств на прикладі установок Helioterm. Наукові доповіді НУБіП України. Техніка і енергетика АПК. № 5 (87). 2020.
21. Босий М.В. Енергетична ефективність повітряного теплового насоса на екологічно чистому робочому тілі пропані // Науковий журнал «Вчені записки Таврійського національного університету імені В.І. Вернадського». Серія: Технічні науки». Київ: Том 33 (72), № 4, 2022. С. 144–148. DOI https://doi.org/10.32838/2663-5941/2022.4/22. https://tech.vernadskyjournals.in.ua/33-72-4
22. Босий М.В., Лисенко А.Я., Мануйлович В.В., Панішко О.В. Ефективність циклу геотермального теплового насосу. V Міжнародна науково-практична конференція «Актуальні питання сучасної науки, суспільства та освіти». The 5th International scientific and practical conference «Topical issues of modern science, society and education» (November 28–30, 2021) SPC «Sci-conf.com.ua», Kharkiv, Ukraine. 2021. 2101 p., с. 418–422. https://sci-conf.com.ua/wp-content/uploads/2021/12/ TOPICAL-ISSUES-OF-MODERN-SCIENCE-SOCIETY-AND-EDUCATION- 28-30.11.21.pdf
23. Босий М.В., Лисенко А.Я., Мануйлович В.В., Баркар М.М. Термодинамічна енергоефективність геотермального теплового насоса «вода- вода». The 3rd International scientific and practical conference “Modern science: innovations and prospects” (December 5–7, 2021) SSPG Publish, Stockholm, Sweden. 2021. 1036 p. ISBN 978-91-87224-02-7. https://sciconf. com.ua/wp-content/uploads/2021/12/MODERN-SCIENCE-INNOVATIONS- AND-PROSPECTS-5-7.12.21.pdf
24. Босий М.В., Лисенко А.Я., Мануйлович А.В., Панішко О.В., Баркар М.М. Геотермальний тепловий насос «грунт-вода». The 2nd International scientific and practical conference – “Modern research in world science” (May 15–17, 2022) SPC – “Sci-conf.com.ua”, Lviv, Ukraine. 2022. P.406-413. ISBN 978-966-8219-86-3. https://sci-conf.com.ua/wp-content/uploads/2022/05/ MODERN-RESEARCH-IN-WORLD-SCIENCE-15-17.05.22.pdf
25. Босий М.В., Боса О.А., Лисенко А.Я., Мануйлович В.В., Бєльченков Є.В., Шевченко О.А., Герасименко І.О. Термодинамічне дослідження циклу теплового насоса «грунт-вода». The 11th International scientific and practical conference “Eurasian scientific discussions” (November 21–23, 2022) Barca Academy Publishing, Barcelona, Spain. 2022. p. 97–103. https://sci-conf.com.ua/wp-content/uploads/2022/11/ EURASIAN-SCIENTIFIC-DISCUSSIONS-21-23.11.22.pdf
26. Босий М.В., Боса О.А., Лисенко А.Я., Мануйлович А.В., Бєльченков Є.В., Шевченко О.А., Герасименко І.О. Енергоефективність циклу теплового насоса «грунт-вода». The 1st International scientific and practical conference “Scientific research in the modern world” (November 9-11, 2022) Perfect Publishing, Toronto, Canada. 2022. p. 303–309. https://sci-conf.com.ua/wp-content/uploads/2022/11/SCIENTIFICRESEARCH- IN-THE-MODERN-WORLD-9-11.11.22.pdf
27. Босий М.В., Боса О.А., Лисенко А.Я., Мануйлович А.В., Бєльченков Є.В., Ботнаренко В.О., Авраменко Є.В. Тепловий насос «грунт-вода». The 3rd International scientific and practical conference “Science and technology: problems, prospects and innovations” (December 14–16, 2022) CPN Publishing Group, Osaka, Japan. 2022. С. 163–168. https://sci-conf.com.ua/wp-content/uploads/2022/12/ SCIENCE-AND-TECHNOLOGY-PROBLEMS-PROSPECTS-ANDINNOVATIONS- 14-16.12.22.pdf
