Поглиблений ексергетичний аналіз теплонасосної установки з проміжним теплообмінником утилізації енергії стічних вод

Abstract

В роботі наведені результати поглибленого ексергетичного аналізу теплонасосної установки, у складі якої використовується теплообмінник проміжного контуру для утилізації енергії стічних вод. Система призначена для теплозабезпечення будинку з урахуванням сезонних коливань потреб енергії та температури низькопотенційного джерела. Показано, що у прийнятих умовах найбільшу частку деструкції ексергії у дросельному вентилі та компресорі можна позбутися за рахунок зменшення необоротностей в інших елементах системи. Деструкція ексергії, яку можна уникнути у конденсаторі, випарнику та теплообміннику проміжного контуру, обумовлена, в основному, необоротностями у цих же компонентах.

In contrast to conventional exergy-based methods, advanced exergetic analyses can evaluate exergy destructions due to interactions among components of the energy-conversion system and the real potential for improving system components. Application of the advanced exergetic analysis to a wastewater source heat pump with wastewater heat exchanger providing space heating in variable operation modes is proposed in the work. In order to determine thermodynamic parameters of the refrigeration vapor compresion cycle a special simulation model was used. The so-called thermodynamic-cycle-based approach was applied to split the exergy destruction within each component of a heat pump into unavoidable, avoidable, endogenous and exogenous parts. It is shown that in the investigated system only about 53 % of the total seasonal destruction in the heat pump can be avoided. About 48 % of this avoidable thermodynamic inefficiency is caused by interactions among components. It is shown that in the investigated conditions, the biggest part of exergy destruction in the throttling valve and compressor can be avoided by reducing irreversibilities in the remaining components of the system. Exergy destruction, which can be avoided in the condenser, evaporator and the wastewater heat exchanger, is mainly caused by irreversibilities within these components.