Результати чисельного моделювання ефективності гібридної системи теплопостачання муніципального призначення для кліматичних умов Півдня України

Анотація

Сучасний розвиток енергетичного сектору України визначається зростанням потреб у тепловій енергії та необхідністюскорочення використання викопних ресурсів, що актуалізує питання енергоефективності та інтеграції відновлюванихджерел у системи теплопостачання. Особливу увагу привертають гібридні рішення, які поєднують теплові насоси зґрунтовими теплообмінниками та сонячні колектори, що дозволяє досягти балансу між надійністю, економічністю таекологічністю. Метою статті є обґрунтування доцільності застосування гібридної системи теплопостачання дляадміністративної будівлі в місті Одеса, де поєднання високого рівня сонячної радіації та специфічних кліматичних умовстворює унікальні можливості для ефективної роботи таких систем. Методологічна база дослідження включала аналітичнірозрахунки, моделювання теплонасосного циклу, чисельне відтворення роботи геліосистем із застосуванням програмногозабезпечення EKO-power, а також техніко-економічний аналіз варіантів. Проведене оцінювання підтвердило значний впливтермомодернізаційних заходів: утеплення фасадів, покрівлі та заміна вікон дозволили знизити теплові втрати будівлі більшніж утричі, створюючи умови для стабільної роботи теплового насоса. Встановлення рекуператорів у системі вентиляціїзабезпечило щорічну економію понад 42 тис. кВт·год, що зменшило навантаження на джерела теплопостачання майже уп’ять разів. Розрахунки теплонасосного циклу з ґрунтовим теплообмінником показали його здатність стабільно покриватибазові теплові навантаження з високим коефіцієнтом перетворення. Моделювання роботи сонячних колекторів підтвердилоїхню ефективність у літній період та під час міжсезоння, проте висока вартість обладнання зумовлює тривалий термінокупності (понад 13 років), що робить їх доцільними переважно як допоміжне джерело теплоти. Техніко-економічний аналізвиявив, що використання ґрунтового теплового насоса забезпечує найкоротший строк окупності – близько 2,3 року –завдяки низьким експлуатаційним витратам та суттєвій економії природного газу. Отримані результати свідчать, щооптимальним рішенням є комбінована система: тепловий насос як базове джерело та сонячні колектори як додатковийелемент. Зроблено висновок, що впровадження гібридних систем теплопостачання у поєднанні з термомодернізацією тарекуперацією вентиляції дозволяє суттєво підвищити енергоефективність, знизити витрати та сприяти екологічній безпеці.Запропонована стратегія може бути масштабована для житлово-комунального та адміністративного секторів України.