НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ “КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ імені ІГОРЯ СІКОРСЬКОГО” ЗВІТ з лабораторної роботи №7 з навчальної дисципліни “Основи фізики традиційних та альтернативних джерел енергії” Тема: «Ефективність використання теплового насосу типу ґрунт – рідина потужністю 6 кВт» Варіант 2 Мета вивчити принцип роботи теплонасосної установки. Опанувати методику визначення СОР та розрахунок горизонтального ґрунтового теплообмінника. Теоретичні відомості Сонячна енергія в Україні Україна має значний потенціал використання сонячної енергії: середньорічне сонячне випромінювання становить близько 1,5 тис. кВт·год/м², що порівнянно з країнами Європи. Сонячні системи можуть забезпечувати до 90% гарячого водопостачання влітку та до 20% взимку, суттєво знижуючи навантаження на електромережі. Сонячні колектори Призначення: пристрої для перетворення сонячної енергії в теплову, використовуються для нагріву води та обігріву приміщень. Принцип роботи: поглинають сонячне випромінювання, перетворюючи його на тепло, яке передається теплоносію. Основні типи: Незасклені: прості, легкі у виробництві, застосовуються для підігріву води влітку (наприклад, у басейнах). Засклені: мають кращу ізоляцію, підходять для гарячого водопостачання та опалення в холодному кліматі. Вакуумовані: ефективні за низьких температур і в умовах слабкого випромінювання, придатні для цілорічного використання. Склад системи сонячного водонагріву Основні компоненти: сонячний колектор, бак-акумулятор, теплообмінник, циркуляційний насос, регулятор. Розташування: колектори встановлюються на даху, орієнтованому на південь, для максимального поглинання випромінювання. Ефективність та конструкція сонячних колекторів Ефективність залежить від конструкції (площа абсорбера, апертурна площа, загальна площа) та кліматичних умов. Вакуумні колектори ефективніші в осінньо-зимовий період, тоді як плоскі краще працюють улітку. Переваги використання Енергозбереження: скорочення споживання традиційного палива на 40–80%. Екологічність: зменшення викидів парникових газів. Тривалий термін служби та економія витрат на опалення й гаряче водопостачання. Вихідні дані за варіантом (ВАРІАНТ 2) Варіант 8  G, м3/год 0,92  t1, оС; 44,4  t2, оС 38  N, кВт 1,65  Тип ґрунту Піщаний сухий  Питома потужність грунтового колектора, g, Вт/м^2 13     ρ, кг/м^3 1000  cp, Дж/кг*К 4187   Хід роботи Визначаємо вироблену тепловим насосом корисну теплову енергію Qтн = G*ρ*ср*(t1- t2), (2) Qтн =0,92*1000*4187*(44,4 – 38) =24653056 де Qтн – вироблена тепловим насосом корисна теплова енергія; G – витрата теплоносія в контурі, м3/год; ρ=1000 кг/ м3– густина теплоносія; ср=4187 ДЖ/кг*К – питома теплоємність води; t1 – температура теплоносія на вході в контур, оС; t2 – температура теплоносія на виході з контуру, оС. 2. Визначаємо коефіцієнт трансформації тепла СОР ε = Qтн/N, (1) ε =24653056/(1,65*1000*3600) = 4,1503 де N – спожита електрична енергія; Qтн – вироблена тепловим насосом корисна теплова енергія. Розрахунок ґрунтового теплообмінника Визначення площі ґрунтового теплообмінника: / Qгр= QТН – N , Вт Qгр=24653056-1,65*1000*3600 = 18713056 S=Qгр/g=18713056/13=399,8516 де : QТН – теплопродуктивність ТН, Вт; N – споживана потужність ТН від мережі, Вт; g – питома потужність ґрунтового колектору, Вт/м2, беремо із таблиці №1 відповідно до заданого типу ґрунту. Всі обраховані дані: Qтн 24653056  ε 4,150346128  Qгр 18713056  S 399,8516239   Висновок: У процесі виконання лабораторної роботи було вивчено принцип роботи теплонасосної установки та розраховано основні характеристики системи, зокрема коефіцієнт трансформації тепла (СОР) і параметри ґрунтового теплообмінника. Було розглянуто переваги використання сонячної енергії для теплопостачання, її екологічну цінність та енергетичну ефективність у сучасних умовах. Практично було опановано методику визначення теплопродуктивності теплонасосної установки та площі ґрунтового теплообмінника на основі заданих параметрів (тип ґрунту, витрати теплоносія, температурні показники). Отримані результати підкреслюють перспективність використання поновлюваних джерел енергії, таких як сонячна, для зменшення енергоспоживання традиційних видів палива та зниження екологічного навантаження. Це особливо актуально для регіонів із помірним кліматом, зокрема України, де потенціал сонячної енергії є значним.