Система моніторингу та діагностики енергетичної ефективності теплонасосної установки

Abstract

Створення діагностичних засобів для моніторингу сучасних систем тепло- та холодопостачання будівель є наразі дуже актуальною задачею, рішення якої дозволить істотно знизити енергоспоживання і забезпечити необхідний температурний режим в приміщенні в цілому або в локальних місцях великої споруди, де необхідна організація зонального обігріву або охолодження. В даний час з підвищенням ціни на енергоносії все більш впроваджуються сучасні енергозберігаючі системи термотрансформації для комплексного тепло- та холодопостачання. Розроблення системи ефективного моніторингу дозволить усунути безліч проблем, які пов'язані з впливом експлуатаційних факторів, ще до моменту їх критичного накопичення, що в подальшому дозволить забезпечити помітний ефект енергозбереження. Метою роботи є створення методики обробки даних моніторингу систем тепло- та холодопостачання на базі парокомпресорних теплових насосів і чилерів із залученням сучасних методів прикладної термодинаміки для діагностування їх енергетичної ефективності. Методика дозволяє в режимі "on-line" здійснювати термодинамічне тестування роботи установки за обмеженою кількістю параметрів, що замірюються, в тому числі в режимі роботи парокомпресорних теплових насосів і чилерів з частковим навантаженням. Розроблено інструментарій визначення реальних ексергетичних втрат в елементах парокомпресорних чилерів і теплових насосів без залучення баз даних теплофізичних властивостей холодоагентів, тобто переважно за допомогою тих параметрів, що реєструються контрольно-вимірювальними приладами (температура, потужність приводу компресора). Запропоновано графоаналітичний спосіб визначення температур випаровування і конденсації в циклі парокомпресорних чилерів і теплових насосів. Виконано аналіз даних моніторингу діючої теплонасосної системи тепло- та холодопостачання адміністративної будівлі, за результатами якого визначено аномалії в роботі випарника цієї установки.

The creation of diagnostic tools for monitoring of modern heat and cooling systems for buildings is now a highly topical task, the solution of which will significantly reduce the energy consumption and provide the necessary temperature conditions in the room as a whole or in local areas of a large construction, where the organization of zonal heating or cooling is necessary. Currently, with the increase in the price of energy, the modern energy-saving thermal transformation systems for integrated heat and cold supply are increasingly being introduced. Development of an effective monitoring system will eliminate many problems associated with the impact of operational factors, even before their critical accumulation, and in the future will provide a noticeable effect of energy saving. The aim of the work is to create a method for processing monitoring data of heat and cold supply systems based on steam-compressor heat pumps and chillers, using the modern methods of applied thermodynamics to diagnose their energy efficiency. The method allows the real-time thermodynamic testing of the unit's operation using a limited number of measured parameters, including the partial load mode of steam-compressor heat pumps and chillers. The method was developed to determine the actual exergy losses in the elements of the steam-compressor chillers and heat pumps using parameters recorded by measuring devices (temperature, drive power of the compressor) without using databases on the thermophysical properties of refrigerants, that is. A grapho-analytical method for determining the evaporation and condensation temperatures in a cycle of steam-compressor chillers and heat pumps is proposed. The analysis of monitoring data during the operating heat pump of the existing administrative building heat and cold supply system was carried out, the results of which revealed anomalies in the operation of the evaporator of this installation.