Thermodynamic evaluation and working fluid selection for a heat pump integrated into a hydropower plant HVAC system : a case study from Serbia

angleški

2025

letnik 71, številka 7/8

energetska učinkovitost   hidroelektrarna   toplotna črpalka

Univerza v Ljubljani, Fakulteta za strojništvo
(Obvezni izvod spletne publikacije)

V članku je predstavljena termodinamična analiza dveh tipov toplotnih črpalk, integriranih v sistem ogrevanja, prezračevanja in klimatizacije (HVAC) hidroelektrarne Bajina Bašta v Srbiji. Cilj raziskave je zamenjati obstoječe električne kotle z energetsko učinkovitejšimi rešitvami z izkoriščanjem obnovljivih virov toplote. Opravljena je bila primerjalna ocena vodne toplotne črpalke (WSHP) in zračne toplotne črpalke (ASHP) z uporabo po meri razvitih MATLAB modelov, ki temeljijo na podatkih knjižnice CoolProp o delovnih fluidih. Analizo so podprli realni podatki, pridobljeni z in- situ meritvami temperatur zraka in vode na izbrani lokaciji, kar je omogočilo natančne vhodne parametre simulacij. Uporabljenih je bilo pet hladiv (R-410A, R-407C, R-134a, R-32 in R-1270), pri čemer je bil kot optimalno hladivo izbran R-32 zaradi visoke učinkovitosti, zmerne gorljivosti in nizkega vpliva na okolje. Najnižje grelno število (COP) za WSHP je znašalo 3,27 v januarju, medtem ko je sezonsko grelno število (SCOP) doseglo 3,36, kar je približno 15,5 % več kot pri ASHP (SCOP = 2,91). Raziskava potrjuje, da so WSHP-sistemi ob upoštevanju celotnega ogrevalnega obdobja tehnično in okoljsko superiorni v primerjavi z ASHP v analiziranih lokacijah. Predlagana konfiguracija, ki temelji na dejanskih meritvah in dobljenih rezultatih, lahko pomembno izboljša energetsko učinkovitost ter zmanjša notranjo porabo električne energije v hidroelektrarnah, s čimer podpira razogljičenje velikih obnovljivih energetskih objektov. Medtem ko so se prejšnje raziskave večinoma osredotočale na izboljšanje energetske učinkovitosti stavb, ta študija izpostavlja pomemben, a premalo raziskan potencial izboljšanja učinkovitosti v sektorju proizvodnje električne energije v Srbiji. Posebej obravnava hidroelektrarne v Srbiji, kjer so sistemi ogrevanja in klimatizacije, zgrajeni v šestdesetih letih, še vedno izrazito energetsko neučinkoviti. S kvantifikacijo koristi integracije WSHP in ASHP sistemov raziskava ponuja smer za pomembno povečanje energetske učinkovitosti hidroenergetskih objektov.

10.11.2025