Application of CAD technologies for research of heat exchange units of microclimate systems based on alternative energy sources

Abstract

Економія паливно-енергетичних ресурсів нині стає одним із найважливіших напрямів переведення економіки України на шлях інтенсивного розвитку та раціонального природокористування. Актуальним напрямком у розвитку сучасної енергетики є розвиток екологічно чистої енергетики на основі альтернативних джерел енергії з метою енергопостачання. Одним з шляхів вирішення цієї задачі є використання у системах мікроклімату приміщень різного призначення комбінованої системи теплопостачання, до складу якої входить декілька джерел теплової енергії (традиційних або відновлюваних), призначення її компенсація тепловтрат через зовнішні огороджувальні конструкції, забезпечення роботи систем припливно-витяжної вентиляції та гарячого водопостачання споживачів. Для узгодження режимів генерації та споживання теплоти застосовано акумулювання енергії. Для різних схем підключення генераторів теплоти та споживачів проведено дослідження ефективності використання об’єму акумулятора. За допомогою системи автоматизованого проектування розроблено метод ефективної роботи теплового акумулятора, при дослідженні динаміки нагріву теплоносія в баку акумулятора теплоти при різних схемах підключення. В результаті виконаних досліджень теплообмінної установки за допомогою спеціалізованого програмного комплексу отримано, що при перехресному підключені генератора та споживача теплоти до баку акумулятора, середня температура теплообмінного акумулюючого матеріалу практично співпадає із температурою зворотної магістралі, що свідчить про більш рівномірне поле температур в об’ємі теплового акумулятора. При цьому, при зарядці та розрядці акумулятора теплоти спостерігається повний збіг графіків зміни температури для обох періодів.

Saving fuel and energy resources is now becoming one of the most important areas of transition of Ukraine's economy to the path of intensive development and rational use of nature. An important direction in the development of modern energy is the development of clean energy based on alternative energy sources for energy supply. One of the ways to solve this problem is to use in microclimate systems for various purposes combined heat supply system, which includes several sources of heat (traditional or renewable), its purpose – to compensate for heat loss through external enclosing structures, supply and exhaust ventilation systems and hot water supply to consumers. Energy accumulation was used to coordinate the modes of heat generation and consumption. A study of the efficiency of battery capacity has been conducted for various connection schemes of heat generators and consumers. With the help of the automated design system the method of efficient operation of the heat accumulator is developed, at research of dynamics of heating of the heat carrier in a tank of the heat accumulator at various schemes of connection. As a result of researches of heat exchange installation by means of the specialized software complex it is received that at cross connection of the generator and the consumer of heat to the accumulator tank, average temperature of heat exchange accumulating material practically coincides with temperature of the return highway that testifies to more uniform temperature field in heat accumulator volume. At the same time, when charging and discharging the heat accumulator, there is a complete coincidence of temperature change graphs for both periods.