Разделение затрат энергии при комбинированном производстве теплоты и холода
Статья посвящена усовершенствованию сравнительных оценок энерогосберегающих технологий комбинированных производств теплоты и холода по удельным затратам энергии на их получение. Универсальность таких оценок дает эксергетический метод разделения затрат приводной энергии по продуктам комбинированного...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Энерготехнологии и ресурсосбережение |
|---|---|
| Datum: | 2014 |
| Hauptverfasser: | , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут газу НАН України
2014
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/127268 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Разделение затрат энергии при комбинированном производстве теплоты и холода / С.В. Дубовской, А.С. Твердохлиб // Энерготехнологии и ресурсосбережение. — 2014. — № 1. — С. 24-30. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-127268 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Дубовской, С.В. Твердохлиб, А.С. 2017-12-16T15:20:05Z 2017-12-16T15:20:05Z 2014 Разделение затрат энергии при комбинированном производстве теплоты и холода / С.В. Дубовской, А.С. Твердохлиб // Энерготехнологии и ресурсосбережение. — 2014. — № 1. — С. 24-30. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. 0235-3482 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/127268 620.31 Статья посвящена усовершенствованию сравнительных оценок энерогосберегающих технологий комбинированных производств теплоты и холода по удельным затратам энергии на их получение. Универсальность таких оценок дает эксергетический метод разделения затрат приводной энергии по продуктам комбинированного производства. Однако ценность эксергетического метода снижает недоказанность предпосылки о равной эксергетической эффективности получения продуктов, положенной в его основу. На основе понятий общей метрологии, первого и второго начал термодинамики обоснован новый подход к разделению затрат энергии между продуктами, свободный от указной предпосылки. Предложены общие зависимости для расчета затрат приводной энергии при комбинированном производстве теплоты и холода по данным энергетического и эксергетического балансов. Установлено, что эффективность получения теплоты выше, а холода – ниже общего эксергетического КПД комбинированного производства. Методические выкладки иллюстрированы примером комбинированного получения теплоты и холода с применением поршневых холодильных машин. Стаття присвячена удосконаленню порівняльних оцінок енерогозберігаючих технологій комбінованих виробництв теплоти та холоду за питомими витратами енергії на їх отримання. Універсальність таких оцінок дає ексергетичний метод поділу витрат приводної енергії по продуктах комбінованого виробництва. Однак цінність ексергетичного методу знижує недоведеність припущення щодо рівності ексергетичних ККД отримання кожного з продуктів, покладеного в його основу. На основі понять загальної метрології, першого і другого початків термодинаміки обґрунтовано новий підхід до поділу витрат енергії між продуктами, вільний від припущень. Запропоновано загальні залежності для розрахунку витрат приводний енергії при комбінованому виробництві тепла і холоду за даними енергетичного та ексергетичного балансів. Встановлено, що ефективн ість отримання теплоти вище, а холоду — нижче загального ексергетичного ККД комбінованого виробництва. Методичні викладки ілюстровані прикладом комбінованого отримання теплоти та холоду із застосуванням поршневих холодильних машин. Article is devoted to the improvement of comparative assessments energy saving technologies for combined generation of heat and cold on the specific costs of energy to get them. Universality of such assessments gives exergy method of cost—sharing drive energy between products of combined generation. However, the value of exergy method reduces the unproven assumption that equal exergy efficiency of production of products which it is based. On the basis of general concepts of metrology, the first and second laws of thermodynamics justified a new approach to the division of costs between energy products, free from any assumptions. The general relationship for calculating the driving energy costs in the combined production of heat and cold according to the energy and exergy balances is proposed. It is established, that the efficiency of obtaining heat is higher and cooling — lower than the overall exergy efficiency of the combined production. Methodical calculations illustrated example with receiving combined heat and cold using reciprocating chillers. ru Інститут газу НАН України Энерготехнологии и ресурсосбережение Энергосберегающие технологии Разделение затрат энергии при комбинированном производстве теплоты и холода Розділення витрат енергії при комбінованому виробництві теплоти та холоду Cost-Sharing a Drive Energy During Combined Production of Heat and Cold Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Разделение затрат энергии при комбинированном производстве теплоты и холода |
| spellingShingle |
Разделение затрат энергии при комбинированном производстве теплоты и холода Дубовской, С.В. Твердохлиб, А.С. Энергосберегающие технологии |
| title_short |
Разделение затрат энергии при комбинированном производстве теплоты и холода |
| title_full |
Разделение затрат энергии при комбинированном производстве теплоты и холода |
| title_fullStr |
Разделение затрат энергии при комбинированном производстве теплоты и холода |
| title_full_unstemmed |
Разделение затрат энергии при комбинированном производстве теплоты и холода |
| title_sort |
разделение затрат энергии при комбинированном производстве теплоты и холода |
| author |
Дубовской, С.В. Твердохлиб, А.С. |
| author_facet |
Дубовской, С.В. Твердохлиб, А.С. |
| topic |
Энергосберегающие технологии |
| topic_facet |
Энергосберегающие технологии |
| publishDate |
2014 |
| language |
Russian |
| container_title |
Энерготехнологии и ресурсосбережение |
| publisher |
Інститут газу НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Розділення витрат енергії при комбінованому виробництві теплоти та холоду Cost-Sharing a Drive Energy During Combined Production of Heat and Cold |
| description |
Статья посвящена усовершенствованию сравнительных оценок энерогосберегающих технологий комбинированных производств теплоты и холода по удельным затратам энергии на их получение. Универсальность таких оценок дает эксергетический метод разделения затрат приводной энергии по продуктам комбинированного производства. Однако ценность эксергетического метода снижает недоказанность предпосылки о равной эксергетической эффективности получения продуктов, положенной в его основу. На основе понятий общей метрологии, первого и второго начал термодинамики обоснован новый подход к разделению затрат энергии между продуктами, свободный от указной предпосылки. Предложены общие зависимости для расчета затрат приводной энергии при комбинированном производстве теплоты и холода по данным энергетического и эксергетического балансов. Установлено, что эффективность получения теплоты выше, а холода – ниже общего эксергетического КПД комбинированного производства. Методические выкладки иллюстрированы примером комбинированного получения теплоты и холода с применением поршневых холодильных машин.
Стаття присвячена удосконаленню порівняльних оцінок енерогозберігаючих технологій комбінованих виробництв теплоти та холоду за питомими витратами енергії на їх отримання. Універсальність таких оцінок дає ексергетичний метод поділу витрат приводної енергії по продуктах комбінованого виробництва. Однак цінність ексергетичного методу знижує недоведеність припущення щодо рівності ексергетичних ККД отримання кожного з продуктів, покладеного в його основу. На основі понять загальної метрології, першого і другого початків термодинаміки обґрунтовано новий підхід до поділу витрат енергії між продуктами, вільний від припущень. Запропоновано загальні залежності для розрахунку витрат приводний енергії при комбінованому виробництві тепла і холоду за даними енергетичного та ексергетичного балансів. Встановлено, що ефективн ість отримання теплоти вище, а холоду — нижче загального ексергетичного ККД комбінованого виробництва. Методичні викладки ілюстровані прикладом комбінованого отримання теплоти та холоду із застосуванням поршневих холодильних машин.
Article is devoted to the improvement of comparative assessments energy saving technologies for combined generation of heat and cold on the specific costs of energy to get them. Universality of such assessments gives exergy method of cost—sharing drive energy between products of combined generation. However, the value of exergy method reduces the unproven assumption that equal exergy efficiency of production of products which it is based. On the basis of general concepts of metrology, the first and second laws of thermodynamics justified a new approach to the division of costs between energy products, free from any assumptions. The general relationship for calculating the driving energy costs in the combined production of heat and cold according to the energy and exergy balances is proposed. It is established, that the efficiency of obtaining heat is higher and cooling — lower than the overall exergy efficiency of the combined production. Methodical calculations illustrated example with receiving combined heat and cold using reciprocating chillers.
|
| issn |
0235-3482 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/127268 |
| citation_txt |
Разделение затрат энергии при комбинированном производстве теплоты и холода / С.В. Дубовской, А.С. Твердохлиб // Энерготехнологии и ресурсосбережение. — 2014. — № 1. — С. 24-30. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT dubovskoisv razdeleniezatraténergiiprikombinirovannomproizvodstveteplotyiholoda AT tverdohlibas razdeleniezatraténergiiprikombinirovannomproizvodstveteplotyiholoda AT dubovskoisv rozdílennâvitratenergííprikombínovanomuvirobnictvíteplotitaholodu AT tverdohlibas rozdílennâvitratenergííprikombínovanomuvirobnictvíteplotitaholodu AT dubovskoisv costsharingadriveenergyduringcombinedproductionofheatandcold AT tverdohlibas costsharingadriveenergyduringcombinedproductionofheatandcold |
| first_indexed |
2025-11-25T18:35:45Z |
| last_indexed |
2025-11-25T18:35:45Z |
| _version_ |
1850521468456140800 |
| fulltext |
Êîìáèíèðîâàííîå ïðîèçâîäñòâî òåïëîòû è
õîëîäà ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé èçâåñòíîå è âìåñòå ñ
òåì, ïåðñïåêòèâíîå íàïðàâëåíèå ñáåðåæåíèÿ
ýíåðãèè â òåõíîëîãè÷åñêèõ ïðîöåññàõ ìíîãèõ
îòðàñëåé ïðîìûøëåííîñòè, èñïîëüçóþùèõ õî-
ëîä [1]. Â ïîñëåäíèå ãîäû, â ñâÿçè ñ øèðîêèì
ðàñïðîñòðàíåíèåì êîíäèöèîíèðîâàíèÿ âîçäóõà,
îõëàæäåíèÿ âîäû, òåïëîñíàáæåíèÿ íà îñíîâå
òåïëîâûõ íàñîñîâ, òåõíîëîãèè êîìáèíèðîâàííî-
ãî òåïëî- è õëàäîñíàáæåíèÿ íàõîäÿò âñå áîëåå
øèðîêîå ïðèìåíåíèå â ñèñòåìàõ öåíòðàëèçîâàí-
íîãî ýíåðãîñíàáæåíèÿ ãðàæäàíñêîãî è æèëèù-
íîãî ñòðîèòåëüíûõ ôîíäîâ ìíîãèõ ñòðàí ìèðà.
 ßïîíèè ñèñòåìû ðàéîííîãî òåïëî- è õëà-
äîñíàáæåíèÿ, ïîëó÷èëè ðàçâèòèå, íà÷èíàÿ ñ
1970 ã. Â íàñòîÿùåå âðåìÿ îíè ïðåâðàòèëèñü â
òðåòèé ïî çíà÷åíèþ ñåêòîð ýíåðãåòèêè ïîñëå
ýëåêòðîýíåðãåòèêè è ãàçîñíàáæåíèÿ [2]. Â ñòðà-
íàõ Åâðîïåéñêîãî Cîþçà êîìáèíèðîâàííîå ïðî-
èçâîäñòâî òåïëîòû è õîëîäà ðàñöåíèâàåòñÿ êàê
êëþ÷åâîå íàïðàâëåíèå ñáåðåæåíèÿ ýíåðãèè è
ñîêðàùåíèÿ âûáðîñîâ ïàðíèêîâûõ ãàçîâ. Ïî
îöåíêàì Åâðîïåéñêîé êîìèññèè, êîìáèíèðîâà-
íèå òåõíîëîãèé öåíòðàëèçîâàííîãî òåïëîñíàá-
æåíèÿ íà áàçå ÒÝÖ è òåïëîâûõ íàñîñîâ ñ öåí-
òðàëèçîâàííûì õëàäîñíàáæåíèåì ïîçâîëèò óæå
ê 2020 ã. óäâîèòü óäåëüíûé âåñ öåíòðàëèçîâàí-
íîãî òåïëîñíàáæåíèÿ, îáåñïå÷èâ ïîêðûòèå 25 %
ÅC ïîòðåáíîñòåé â õîëîäå [3].
Âîçðàñòàþùèé èíòåðåñ ê ìàñøòàáíîìó ðàç-
âèòèþ êîìáèíèðîâàííîãî ïðîèçâîäñòâà òåïëîòû
è õîëîäà, ïîÿâëåíèå ìíîãî÷èñëåííûõ òåõíîëî-
ãè÷åñêèõ ìåòîäîâ åãî îñóùåñòâëåíèÿ, îïðåäåëÿ-
þò åñòåñòâåííóþ ïîòðåáíîñòü â îáúåêòèâíîé
îöåíêå ýíåðãåòè÷åñêîé è ýêîíîìè÷åñêîé ýôôåê-
òèâíîñòè ïðîèçâîäñòâà òåïëîòû è õîëîäà êîì-
áèíèðîâàííûì ìåòîäîì.
Îñíîâîé îöåíêè ýíåðãåòè÷åñêîé ýôôåêòèâ-
íîñòè ïðîèçâîäñòâà ýëåêòðè÷åñêîé ýíåðãèè, òåï-
ëîòû è õîëîäà â îòå÷åñòâåííîé è çàðóáåæíîé
ñòàòèñòèêå ñëóæèò óäåëüíàÿ çàòðàòà ýíåðãèè íà
ïîëó÷åíèå ýíåðãåòè÷åñêîé åäèíèöû äàííîé ïðî-
äóêöèè.
 ñëó÷àå êîìáèíèðîâàííîãî ïðîèçâîäñòâà
äâóõ è áîëåå âèäîâ ýíåðãèè â îäíîé óñòàíîâêå
èëè â îäíîì ïðîöåññå îïðåäåëåíèå óäåëüíûõ çà-
òðàò ýíåðãèè ñòàëêèâàåòñÿ ñ èçâåñòíîé òðóäíî-
ñòüþ, îáóñëîâëåííîé îòñóòñòâèåì âèäèìîãî ïðî-
ñòðàíñòâåííîãî ðàçäåëåíèÿ ïðèâîäíîé ýíåðãèè
ïî âèäàì åãî ïðîäóêòîâ, ÷òî âûíóæäàåò âûïîë-
íÿòü òàêîå ðàçäåëåíèå ðàñ÷åòíûì ïóòåì.
Íà ñåãîäíÿøíèé äåíü îáùåïðèçíàííûé
ïðèíöèï ðàñ÷åòíîãî ðàçäåëåíèÿ çàòðàò ïî ïðî-
äóêòàì ðåàëüíîãî êîìáèíèðîâàííîãî ïðîèçâîä-
ñòâà òåïëîòû è õîëîäà íå ñîçäàí, ÷òî â èçâåñò-
íîé ñòåïåíè ñïîñîáñòâóåò åãî ïðîèçâîëüíûì
òîëêîâàíèÿì.
24 Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2014. ¹ 1
� Äóáîâñêîé Ñ.Â., Òâåðäîõëèá À.Ñ., 2014
ÓÄÊ 620.31
Äóáîâñêîé Ñ.Â., äîêò. òåõí. íàóê, Òâåðäîõëèá À.Ñ., àñïèðàíò
Èíñòèòóò îáùåé ýíåðãåòèêè ÍÀÍ Óêðàèíû, Êèåâ
óë. Àíòîíîâè÷à, 172, 03680 Êèåâ, Óêðàèíà, e-mail: info@ienergy.kiev.ua
Ðàçäåëåíèå çàòðàò ýíåðãèè ïðè êîìáèíèðîâàííîì
ïðîèçâîäñòâå òåïëîòû è õîëîäà
Ñòàòüÿ ïîñâÿùåíà óñîâåðøåíñòâîâàíèþ ñðàâíèòåëüíûõ îöåíîê ýíåðîãîñáåðåãàþùèõ
òåõíîëîãèé êîìáèíèðîâàííûõ ïðîèçâîäñòâ òåïëîòû è õîëîäà ïî óäåëüíûì çàòðàòàì
ýíåðãèè íà èõ ïîëó÷åíèå. Óíèâåðñàëüíîñòü òàêèõ îöåíîê äàåò ýêñåðãåòè÷åñêèé ìåòîä
ðàçäåëåíèÿ çàòðàò ïðèâîäíîé ýíåðãèè ïî ïðîäóêòàì êîìáèíèðîâàííîãî ïðîèçâîäñòâà.
Îäíàêî öåííîñòü ýêñåðãåòè÷åñêîãî ìåòîäà ñíèæàåò íåäîêàçàííîñòü ïðåäïîñûëêè î ðàâ-
íîé ýêñåðãåòè÷åñêîé ýôôåêòèâíîñòè ïîëó÷åíèÿ ïðîäóêòîâ, ïîëîæåííîé â åãî îñíîâó.
Íà îñíîâå ïîíÿòèé îáùåé ìåòðîëîãèè, ïåðâîãî è âòîðîãî íà÷àë òåðìîäèíàìèêè îáîñ-
íîâàí íîâûé ïîäõîä ê ðàçäåëåíèþ çàòðàò ýíåðãèè ìåæäó ïðîäóêòàìè, ñâîáîäíûé îò
óêàçíîé ïðåäïîñûëêè. Ïðåäëîæåíû îáùèå çàâèñèìîñòè äëÿ ðàñ÷åòà çàòðàò ïðèâîäíîé
ýíåðãèè ïðè êîìáèíèðîâàííîì ïðîèçâîäñòâå òåïëîòû è õîëîäà ïî äàííûì ýíåðãåòè÷å-
ñêîãî è ýêñåðãåòè÷åñêîãî áàëàíñîâ. Óñòàíîâëåíî, ÷òî ýôôåêòèâíîñòü ïîëó÷åíèÿ òåïëî-
òû âûøå, à õîëîäà – íèæå îáùåãî ýêñåðãåòè÷åñêîãî ÊÏÄ êîìáèíèðîâàííîãî ïðîèç-
âîäñòâà. Ìåòîäè÷åñêèå âûêëàäêè èëëþñòðèðîâàíû ïðèìåðîì êîìáèíèðîâàííîãî ïîëó-
÷åíèÿ òåïëîòû è õîëîäà ñ ïðèìåíåíèåì ïîðøíåâûõ õîëîäèëüíûõ ìàøèí. Áèáë.10,
ðèñ.3.
Êëþ÷åâûå ñëîâà: êîìáèíèðîâàííîå ïðîèçâîäñòâî òåïëîòû è õîëîäà, ðàçäåëåíèå çà-
òðàò, ýêñåðãèÿ, ýêñåðãåòè÷åñêèé ÊÏÄ.
Âìåñòå ñ òåì, äëÿ èäåàëüíûõ êîìáèíèðî-
âàííûõ ïðîöåññîâ, êàê ýòî ïîêàçàë Ð. Íèò÷ [4],
òî÷íîå ðåøåíèå äàííîé çàäà÷è èçâåñòíî è îíî
îïðåäåëÿåòñÿ ýêñåðãåòè÷åñêèì ìåòîäîì òåðìîäè-
íàìè÷åñêîãî àíàëèçà.
 ñîîòâåòñòâèå ñ îïðåäåëåíèåì ýêñåðãèè,
ïðè ïîëíîé îáðàòèìîñòè âñåõ ïðîöåññîâ êîìáè-
íèðîâàííîãî ïðîèçâîäñòâà âèäîâ ýíåðãèè, çà-
òðàòû ïðèâîäíîé ýêñåðãèè íà ïîëó÷åíèå ïîëåç-
íîé ýíåðãèè êàæäîãî âèäà ýêâèâàëåíòíû ýêñåð-
ãèè ïîëó÷åííûõ ïðîäóêòîâ âíå çàâèñèìîñòè îò
èõ êîíêðåòíîãî âèäà, ÷òî äàåò îáùåå ðåøåíèå
çàäà÷è ðàçäåëåíèÿ [5].
Ðåàëüíûå ïðîöåññû êîìáèíèðîâàííîãî ïðî-
èçâîäñòâà, â ÷àñòíîñòè òåïëîòû è õîëîäà, îáû÷-
íî äàëåêè îò èäåàëüíûõ. Ñîâîêóïíàÿ ýêñåðãèÿ
ïðîäóêòîâ âñåãäà íèæå ïðèâîäíîé ýêñåðãèè
êîìáèíèðîâàííîãî ïðîèçâîäñòâà. Ýòî îòëè÷èå
ó÷èòûâàåòñÿ êîëè÷åñòâåííî îáùèì ýêñåðãåòè÷å-
ñêèì ÊÏÄ äàííîãî ïðîèçâîäñòâà, îïðåäåëÿå-
ìûì êàê îòíîøåíèå ñîâîêóïíîé ýêñåðãèè ïðî-
äóêòîâ ê ïðèâîäíîé ýêñåðãèè. Ïî äàííûì [6],
ýêñåðãåòè÷åñêèé ÊÏÄ ðåàëüíûõ êîìáèíèðîâàí-
íûõ ïðîèçâîäñòâ òåïëîòû è õîëîäà èçìåíÿåòñÿ
â äèàïàçîíå 0,3–0,8. Òàêèì îáðàçîì, îò 20 äî
70 % ýêñåðãèè â ðåàëüíûõ ïðîöåññàõ òåðÿåòñÿ.
Ýêñåðãåòè÷åñêèé ìåòîä, êàê ýòî îòìåòèë Ð.
Íèò÷ [4], íå äàåò îòâåòà íà âîïðîñ î òî÷íîì
ðàçäåëåíèè äàííûõ ïîòåðü. Ýòî âûíóæäàåò ïðè-
áåãàòü ê îïðåäåëåííûì äîïóùåíèÿì ïî ïîâîäó
èõ äåëåíèÿ. Ñðåäè ðàçíûõ ñîîáðàæåíèé òàêîãî
ðîäà íàèáîëüøåå ïðèçíàíèå ïîëó÷èë ïðèíöèï
ðàâåíñòâà ýêñåðãåòè÷åñêîé ýôôåêòèâíîñòè ïðî-
èçâîäñòâà êàæäîãî èç ïðîäóêòîâ êîìáèíèðîâàí-
íîãî ïðîèçâîäñòâà. Îí îïðåäåëèë ñîîòâåòñòâóþ-
ùèé ðàñ÷åòíûé ìåòîä - ðàçäåëåíèÿ çàòðàò ïðè-
âîäíîé ýêñåðãèè ïðîïîðöèîíàëüíî ýêñåðãèè ïî-
ëó÷åííûõ ïðîäóêòîâ.
 íàñòîÿùåå âðåìÿ, â ñèëó ïðîñòîòû è îáù-
íîñòè äàííûé ìåòîä èìåíóåòñÿ ýêñåðãåòè÷åñêèì
è øèðîêî èñïîëüçóåòñÿ íà ïðàêòèêå [5, 7].
 ñëó÷àå êîìáèíèðîâàííîãî ïðîèçâîäñòâà
òåïëîòû è õîëîäà îïðåäåëåíèå çàòðàò íà ïîëó-
÷åíèå ñîîòâåòñòâóþùèõ ïðîäóêòîâ äàííûì ìå-
òîäîì ïðîèçâîäÿò ïî ôîðìóëàì:
Lc
ex = Exc + D Exc/(Exh + Exc) = Exc/�ex;
Lh
ex = Exh + D Exh/(Exh + Exc) = Exh/�ex,
ãäå Exc, Exh — ýêñåðãèÿ õîëîäà è òåïëîòû, ñî-
îòâåòñòâåííî; D — ïîòåðè ýêñåðãèè; �ex —ýê-
ñåðãåòè÷åñêèé ÊÏÄ, �ex = (Exc + Exh)/L; L —
ïðèâîäíàÿ ýêñåðãèÿ.
Âìåñòå ñ òåì, îòñóòñòâèå íàó÷íîãî îáîñíî-
âàííîãî ïðèíöèïà ïðîïîðöèîíàëüíîãî ðàçäåëå-
íèÿ ïîòåðü ýêñåðãèè îñòàâëÿåò ìåñòî êàê äëÿ
êðèòèêè ýêñåðãåòè÷åñêîãî ìåòîäà, òàê è äëÿ óò-
âåðæäåíèé î íåâîçìîæíîñòè òî÷íîãî ðåøåíèÿ
çàäà÷è ðàçäåëåíèÿ â ïðèíöèïå.
 íàñòîÿùåé ðàáîòå ïðåäïðèíÿòà ïîïûòêà
îáîñíîâàíèÿ ïðèíöèïèàëüíîé âîçìîæíîñòè òî÷-
íîãî ðàñ÷åòà çàòðàò ýêñåðãèè íà ïîëó÷åíèå ïðî-
äóêòîâ ðåàëüíûõ êîìáèíèðîâàííûõ ïðîèç-
âîäñòâ òåïëîòû è õîëîäà è ïîëó÷åíèÿ ñîîòíî-
øåíèé äëÿ ïðîèçâîäñòâà òàêîãî ðàçäåëåíèÿ â
îáùåì âèäå.
 îñíîâó äàííîãî îáîñíîâàíèÿ ïîëîæèì ïî-
íÿòèå îáúåêòèâíîé ôèçè÷åñêîé âåëè÷èíû.  ñî-
îòâåòñòâèè ñ îáùåôèçè÷åñêèìè ïðåäñòàâëåíèÿ-
ìè, ëþáîé êîëè÷åñòâåííî îïðåäåëåííûé ïîêàçà-
òåëü, õàðàêòåðèçóþùèé òîò èëè èíîé ïðîöåññ,
ìîæåò ñ÷èòàòüñÿ îáúåêòèâíîé ôèçè÷åñêîé âåëè-
÷èíîé òîãäà, êîãäà îí äîïóñêàåò ïðèíöèïèàëü-
íóþ âîçìîæíîñòü ìíîãîêðàòíîãî ïðÿìîãî èçìå-
ðåíèÿ íà îïûòå ñ çàðàíåå çàäàííîé ïîãðåøíî-
ñòüþ [8].
Êðîìå òîãî, ïðîöåññ èçìåðåíèÿ äàííîé âå-
ëè÷èíû ìîæåò ñ÷èòàòüñÿ îáúåêòèâíûì òîãäà,
êîãäà åãî îñóùåñòâëåíèå íå âíîñèò èçìåíåíèé â
ñîñòîÿíèå îáúåêòà èçìåðåíèÿ è îêðóæàþùóþ
ñðåäó [9].
Èñõîäÿ èç äàííûõ òðåáîâàíèé ïîêàæåì,
÷òî çàòðàòû íà ïîëó÷åíèå ïðîäóêòîâ êîìáèíè-
ðîâàííîãî ïðîèçâîäñòâà òåïëîòû è õîëîäà åñòü
îáúåêòèâíûå ôèçè÷åñêèå âåëè÷èíû.
Ðàññìîòðèì ïðîèçâîëüíóþ óñòàíîâêó êîì-
áèíèðîâàííîãî ïðîèçâîäñòâà òåïëîòû è õîëîäà
(ðèñ.1), ðàáîòàþùóþ ïðè òåìïåðàòóðå îêðó-
æàþùåé ñðåäû Ta. Óñòàíîâêà â êàæäóþ åäèíè-
öó âðåìåíè îòáèðàåò îïðåäåëåííîå êîëè÷åñòâî
òåïëîòû Qc îò íèæíåãî òåðìîñòàòà ñ òåìïåðàòó-
ðîé Tñ < Ta , îäíîâðåìåííî ñîîáùàÿ îïðåäåëåí-
íîå êîëè÷åñòâî òåïëîòû Qh âåðõíåìó òåðìîñòà-
òó ñ òåìïåðàòóðîé Th > Ta, ïîòðåáëÿÿ ïðè ýòîì
ìåõàíè÷åñêóþ ýíåðãèþ L. Òðåáóåòñÿ îïûòíûì
ïóòåì îïðåäåëèòü çàòðàòû ìåõàíè÷åñêîé ýíåð-
ãèè íà îòáîð òåïëîòû Qc îò íèæíåãî òåðìîñòàòà
(ïðîèçâîäñòâî õîëîäà) è ïåðåäà÷ó òåïëîòû
âåðõíåìó òåðìîñòàòó (ïðîèçâîäñòâî òåïëîòû).
Îñíîâíàÿ èäåÿ îïûòà ñîñòîèò â ýêâèâàëåíò-
íîì çàìåùåíèè ðåàëüíîé óñòàíîâêè êîìáèíèðî-
âàííîãî ïðîèçâîäñòâà ñîâîêóïíîñòüþ îäíîïðî-
äóêòîâûõ ìàøèí òàê, ÷òîáû èõ ðàáîòà îáåñïå-
÷èâàëà òå æå ïàðàìåòðû ïîòðåáëåíèÿ ýíåðãèè,
âûðàáîòêè òåïëîòû è õîëîäà, ÷òî è ðàññìàòðè-
âàåìàÿ óñòàíîâêà íå âûçûâàÿ äîïîëíèòåëüíûõ
èçìåíåíèé â îêðóæàþùåé ñðåäå. Ïîñêîëüêó
òðåáóåòñÿ ïîêàçàòü ïðèíöèïèàëüíóþ âîçìîæ-
Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2014. ¹ 1 25
Ðèñ.1. Ïðèíöèïèàëüíàÿ ñõåìà êîìáèíèðîâàííîãî ïðîèçâîä-
ñòâà òåïëîòû è õîëîäà.
íîñòü èçìåðåíèÿ èñêîìûõ çàòðàò, â õîäå ìûñ-
ëåííîãî ýêñïåðèìåíòà, â ñîñòàâ óñòàíîâêè ìîãóò
áûòü âêëþ÷åíû èäåàëüíûå òåïëîâûå ìàøèíû.
Äëÿ ïðîèçâîäñòâà îïûòà ìîæåò áûòü èñ-
ïîëüçîâàíà èçìåðèòåëüíàÿ óñòàíîâêà, ïðåäñòàâ-
ëåííàÿ ñõåìàòè÷åñêè íà ðèñ.2.
Ïîñëåäîâàòåëüíîñòü èçìåðåíèé
Óñòàíàâëèâàþò òåïëîïðîèçâîäèòåëüíîñòü è
õîëîäîïðîèçâîäèòåëüíîñòü ìàøèí 1 è 2 ðàâíû-
ìè ñîîòâåòñòâóþùèì çíà÷åíèÿì Qh, Qc ðàññìàò-
ðèâàåìîé óñòàíîâêè êîìáèíèðîâàííîãî ïðîèç-
âîäñòâà òåïëîòû è õîëîäà.
Âêëþ÷àþò òåïëîâîé øóíò 3 è ïëàâíî óâå-
ëè÷èâàþò âåëè÷èíó ïåðåïóñêà òåïëîòû îò âåðõ-
íåãî òåðìîñòàòà ê íèæíåìó. Ðåãóëÿòîðàìè 6 è 7
ïîääåðæèâàþò ïîñòîÿííûå çíà÷åíèÿ òåïëîâûõ
ïîòîêîâ Qh è Qc, óâåëè÷èâàÿ ïðèâîäíóþ ìîù-
íîñòü òåïëîâûõ ìàøèí 1 è 2 ñîîòâåòñòâåííî.
Ïî ïîêàçàíèÿì òåïëîìåðà 5 êîíòðîëèðóþò
ðåçóëüòèðóþùèé òåïëîâîé ïîòîê, ïîñòóïàþùèé
îò ïðîìåæóòî÷íîãî ïðèåìíèêà â îêðóæàþùóþ
ñðåäó. Ïî äîñòèæåíèè åãî íóëåâîãî çíà÷åíèÿ èç-
ìåðÿþò ïðèâîäíóþ ìîùíîñòü Lh è Lc ìàøèí 1, 2.
Óáåæäàþòñÿ, ÷òî èõ ñóììà ñîîòâåòñòâóåò
ìîùíîñòè, ïîòðåáëÿåìîé ðåàëüíîé óñòàíîâêîé,
÷òî áóäåò ñâèäåòåëüñòâîâàòü î ïðàâèëüíîì ïðî-
âåäåíèè îïûòà.
Èçìåðåííîå çíà÷åíèå ïðèâîäíîé ìîùíîñòè
ìàøèíû 1 îòîæäåñòâëÿþò ñ èñêîìîé çàòðàòîé
ïðèâîäíîé ìîùíîñòè íà ïîëó÷åíèå òåïëîòû, à
çíà÷åíèå ïðèâîäíîé ìîùíîñòè ìàøèíû 2 — ñ
èñêîìîé çàòðàòîé ïðèâîäíîé ìîùíîñòè íà ïîëó-
÷åíèå õîëîäà ðåàëüíîé óñòàíîâêîé êîìáèíèðî-
âàííîãî ïðîèçâîäñòâà òåïëîòû è õîëîäà.
Îáñóæäåíèå ðåçóëüòàòà
Ïîñêîëüêó ïðè ïðîâåäåíèè îïûòà èñïîëü-
çóþòñÿ ïðèíöèïèàëüíî äîñòóïíûå ñðåäñòâà,
ñâîéñòâà êîòîðûõ íå âûõîäÿò çà ðàìêè îãðàíè-
÷åíèé ïåðâîãî è âòîðîãî çàêîíîâ òåðìîäèíàìè-
êè, â õîäå åãî ïðîâåäåíèÿ â òî÷íîñòè âîñïðîèç-
âîäÿòñÿ ñâîéñòâà èñïûòóåìîé óñòàíîâêè êîìáè-
íèðîâàííîãî ïðîèçâîäñòâà áåç êàêîãî ëèáî âìå-
øàòåëüñòâà â îêðóæåíèå. Îïûò äîïóñêàåò ìíî-
ãîêðàòíîå ïîâòîðåíèå èçìåðåíèé ñ êîíòðîëèðóå-
ìîé ïîãðåøíîñòüþ.
 ñâÿçè ñ ýòèì, èçìåðåííûå â åãî õîäå çíà-
÷åíèÿ çàòðàò íà ïîëó÷åíèå òåïëîòû è õîëîäà
ìîãóò ñ÷èòàòüñÿ îáúåêòèâíûìè ôèçè÷åñêèìè âå-
ëè÷èíàìè, îïðåäåëÿþùèå åäèíñòâåííî âîçìîæ-
íûå çíà÷åíèÿ èñêîìûõ çàòðàò.
Õîòÿ ïðåäñòàâëåííûé îïûò ÿâëÿåòñÿ ìûñ-
ëåííûì, îí ìîæåò áûòü âîñïðîèçâåäåí â ðåàëü-
íîñòè ñ ó÷åòîì íåèçáåæíûõ îòêëîíåíèé ñâîéñòâ
èñïîëüçóåìûõ ìàøèí îò èäåàëüíûõ ñ ïðèìåíå-
íèåì èçâåñòíûõ ìåòîäîâ êîìïåíñàöèè ñèñòåìà-
òè÷åñêèõ ïîãðåøíîñòåé èçìåðåíèé.
Ñ äðóãîé ñòîðîíû, êàê ýòî ïîêàçàíî íèæå,
èñïîëüçîâàíèå ñîîòíîøåíèé ïåðâîãî è âòîðîãî
çàêîíîâ òåðìîäèíàìèêè ïîçâîëÿåò ïðåäñêàçàòü
ðåçóëüòàò îïèñàííîãî îïûòà çàðàíåå.
Ïîñêîëüêó òåïëîâàÿ ìàøèíà 1 ëèøåíà ïî-
òåðü ýêñåðãèè, òåïëîâîé ïîòîê Qah, îòáèðàåìûé
åþ îò îêðóæàþùåé ñðåäû (ïðîìåæóòî÷íîãî òåð-
ìîñòàòà) îïðåäåëÿåòñÿ èç óñëîâèÿ îòñóòñòâèÿ
ïîòåðü ýêñåðãèè â äàííîé ìàøèíå:
D1 = Ta �S = Ta [(Qh + QR)/
/Th – Qah/Ta] = 0, (1)
ãäå QR — âåëè÷èíà øóíòèðóþùåãî òåïëîâîãî
ïîòîêà (ñì. ðèñ.2).
Îòñþäà
Qah = (Qh + QR) Ta/ Th. (2)
Àíàëîãè÷íûì îáðàçîì îïðåäåëÿåòñÿ âåëè-
÷èíà òåïëîâîãî ïîòîêà, ñîîáùàåìîãî ìàøèíîé 2
îêðóæàþùåé ñðåäå:
26 Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2014. ¹ 1
Ðèñ.2. Ïðèíöèïèàëüíàÿ ñõåìà óñòàíîâêè äëÿ îïûòíîãî îïðåäå-
ëåíèÿ çàòðàò ýíåðãèè íà êîìáèíèðîâàííîå ïðîèçâîäñòâî òåïëî-
òû è õîëîäà: 1 — èäåàëüíàÿ òåïëîâàÿ ìàøèíà, ïðåäíàçíà÷åí-
íàÿ äëÿ îòáîðà òåïëîòû îêðóæàþùåé ñðåäû è åå ñîîáùåíèÿ
âåðõíåìó òåïëîïðèåìíèêó; 2 — èäåàëüíàÿ òåïëîâàÿ ìàøèíà,
ïðåäíàçíà÷åííàÿ äëÿ îòáîðà òåïëîòû îò íèæíåãî òåðìîñòàòà è
åå ïåðåäà÷è â îêðóæàþùóþ ñðåäó; 3 — ðåãóëèðóåìûé òåïëîâîé
øóíò, ïðåäíàçíà÷åííûé äëÿ ïåðåäà÷è òåïëîòû îò âåðõíåãî òåð-
ìîñòàòà ê íèæíåìó; 4 — ïðîìåæóòî÷íûé ïðèåìíèê òåïëîòû,
îòäåëåííûé îò îêðóæàþùåé ñðåäû òåïëîìåðîì 5; 6 — ðåãóëÿ-
òîð ïðîèçâîäèòåëüíîñòè òåïëîâîé ìàøèíû 1, ïðåäíàçíà÷åííûé
äëÿ ïîääåðæàíèÿ ïîñòîÿííîãî òåïëîâîãî ïîòîêà ê âåðõíåìó
òåðìîñòàòó ïóòåì èçìåíåíèÿ ïðèâîäíîé ìîùíîñòè òåïëîâîé ìà-
øèíû 1; 7 — ðåãóëÿòîð ïðîèçâîäèòåëüíîñòè òåïëîâîé ìàøèíû
2, ïðåäíàçíà÷åííûé äëÿ ïîääåðæàíèÿ ïîñòîÿííîãî òåïëîâîãî
ïîòîêà îò íèæíåãî òåðìîñòàòà ïóòåì èçìåíåíèÿ ïðèâîäíîé
ìîùíîñòè òåïëîâîé ìàøèíû 2; èñòî÷íèê ïðèâîäíîé ìîùíîñòè
äëÿ òåïëîâûõ ìàøèí 1 è 2 (íà ñõåìå íå ïîêàçàí).
Qac = (Qc + QR) Ta /Tc. (3)
Ïîñêîëüêó ïðîöåññ èçìåðåíèé, ïî óñëîâèþ
åãî ïðîâåäåíèÿ, íå âíîñèò èçìåíåíèé â îêðó-
æàþùóþ ñðåäó, ÷òî ñîîòâåòñòâóåò óñëîâèþ
�Qa = Qah – Qac (ñì. ðèñ.2), â åãî õîäå îáåñïå-
÷èâàåòñÿ ðàâåíñòâî àáñîëþòíûõ çíà÷åíèé äàí-
íûõ ïîòîêîâ. Äîñòèãàåòñÿ ýòî ïðè îïðåäåëåí-
íîé âåëè÷èíå øóíòèðóþùåãî òåïëîâîãî ïîòîêà
QR. Åå ìîæíî îïðåäåëèòü, ñðàâíèâàÿ (2) è (3):
QR = (Qh Ta/Th – Qc Ta /Tc )/
/(Ta/Th – Ta /Tc). (4)
Ïî èçâåñòíîé âåëè÷èíå QR, èñõîäÿ èç èäå-
àëüíîñòè òåïëîâûõ ìàøèí 1 è 2 , ìîæíî ðàññ÷è-
òàòü ïðèâîäíóþ ìîùíîñòü, ïîòðåáëÿåìóþ èìè:
Lh = (Qh + QR) �h; (5)
Lc = (Qc + QR) �c, (6)
ãäå �c — ýêñåðãåòè÷åñêàÿ òåìïåðàòóðíàÿ ôóíê-
öèÿ òåïëîòû, îòáèðàåìîé îò íèæíåãî òåðìîñòà-
òà, �c = (Ta– Tc)/Tc; �h — ýêñåðãåòè÷åñêàÿ òåì-
ïåðàòóðíàÿ ôóíêöèÿ òåïëîòû, ñîîáùàåìîé âåðõ-
íåìó òåðìîñòàòó, �h = (Th – Ta)/Th.
Ñ ó÷åòîì äàííîãî îïðåäåëåíèÿ ýêñåðãåòè÷å-
ñêèõ òåìïåðàòóðíûõ ôóíêöèé âûðàæåíèþ (4)
ìîæåò áûòü ïðèäàí âèä:
QR = [Qh (1– �h) – Qc (1 + �c)]/[(1 +
+ �c) – (1 – �h)] = [(Qh – Qc) –
– (Qh �h + Qc �c)]/(�c+ �h). (7)
Óðàâíåíèÿ ýíåðãåòè÷åñêîãî è ýêñåðãåòè÷å-
ñêîãî áàëàíñîâ ðàññìàòðèâàåìîé óñòàíîâêè äà-
þòñÿ â âèäå:
Qh – Qc = L; (8)
L = Qh �h + Qc �c + D (9)
ãäå D — ïîòåðÿ ýêñåðãèè.
Ó÷åò ýòîãî ïîçâîëÿåò óïðîñòèòü (7) ê âèäó:
QR = D/(�h + �c) (10)
Ïîäñòàíîâêà äàííîãî ñîîòíîøåíèÿ â (5) è
(6), â ñâîþ î÷åðåäü, ïîçâîëÿåò îïðåäåëèòü èñ-
êîìûå çàòðàòû â âèäå:
Lh= Qh �h + D �h/(�h+ �c); (11)
Lc= Qc �c + D �c/(�h+ �c); (12)
ãäå D = (1 – �ex)L.
Äëÿ óäîáñòâà ñîïîñòàâëåíèÿ ïîëó÷åííûõ
ðåçóëüòàòîâ ñ ýêñåðãåòè÷åñêèì ìåòîäîì îïðåäå-
ëåíèÿ òåõ æå çàòðàò ñëåäóåò îïðåäåëèòü çíà÷å-
íèÿ ýêñåðãåòè÷åñêèõ ÊÏÄ ïðîèçâîäñòâà õîëîäà
è òåïëîòû.
Óìíîæèì ÷èñëèòåëü è çíàìåíàòåëü âòîðîãî
÷ëåíà ïðàâîé ÷àñòè (12) íà âåëè÷èíó Qñ..
Ïðè ýòîì ñ ó÷åòîì îïðåäåëåíèÿ ýêñåðãèè:
Lc = Exc+ D Exc/(Exh Qc/Qh + Exc ) =
= Exc [1 + D/(Exh Qc/Qh + Exc)]. (13)
Îïðåäåëèâ îòíîøåíèå òåïëîâûõ ïîòîêîâ èç
óðàâíåíèÿ ýíåðãåòè÷åñêîãî áàëàíñà óñòàíîâêè
(8), ïîëó÷èì:
Lc = Exc [1 + D/(Exh + Exc – L Exh/Qh)] =
= Exc [(Exh + Exc + D) – L Exh/Qh]/
/(Exh + Exc – L Exh/Qh). (14)
Îòìåòèì, ÷òî âûðàæåíèå â ñêîáêàõ â ÷èñëè-
òåëå (14), êàê ýòî âèäíî èç óðàâíåíèÿ áàëàíñà
ýêñåðãèè (9), ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé âåëè÷èíó ñóì-
ìàðíîãî ïîòðåáëåíèÿ ìîùíîñòè L, à îòíîøåíèå
ýêñåðãèè òåïëîòû ê åå êîëè÷åñòâó â çíàìåíàòåëå
(14) — òåìïåðàòóðíóþ ôóíêöèþ òåïëîòû.
Ó÷åò ýòîãî ïîñëå äåëåíèÿ ÷èñëèòåëÿ è çíà-
ìåíàòåëÿ íà âåëè÷èíó L, ïîçâîëÿåò óïðîñòèòü
(14) ê âèäó:
Lc = Exc (1 – �h)/(�e – �h). (15)
Ïðîâåäÿ àíàëîãè÷íûå âûêëàäêè îòíîñè-
òåëüíî çàòðàòû ïðèâîäíîé ìîùíîñòè íà ïîëó÷å-
íèå òåïëîòû, ïîëó÷èì:
Lh = Exh (1 + �c)/(�e + �c). (16)
Ýêñåðãåòè÷åñêèé ÊÏÄ ïîëó÷åíèÿ òåïëîòû
è õîëîäà, ñîîòâåòñòâåííî, ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé
îòíîøåíèå ýêñåðãèè êàæäîãî èç ýòèõ ïðîäóêòîâ
ê íàéäåííûì çàòðàòàì ïðèâîäíîé ýêñåðãèè. Ñ
ó÷åòîì ýòîãî èç âûðàæåíèé (15) è (16) íåòðóä-
íî ïîëó÷èòü:
�ex
c = (�e – �h)/(1 – �h); (17)
�ex
h = (�e + �c)/(1 + �c). (18)
Ñ ó÷åòîì îïðåäåëåíèÿ òåìïåðàòóðíûõ
ôóíêöèé äàííûå ñîîòíîøåíèÿ ìîæíî âûðàçèòü
òàêæå â âèäå:
�ex
h = 1 – Tc (1 – �ex)/Ta ; (19)
�ex
c = 1–Th (1 – �ex)/Ta. (20)
Èç ïîëó÷åííûõ âûðàæåíèé âèäíî, ÷òî ýêñåð-
ãåòè÷åñêèå ÊÏÄ ïîëó÷åíèÿ òåïëîòû è õîëîäà
ðàçëè÷íû è íå ðàâíû îáùåìó ýêñåðãåòè÷åñêîìó
ÊÏÄ óñòàíîâêè êîìáèíèðîâàííîãî ïðîèçâîäñòâà.
Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2014. ¹ 1 27
Îòêëîíåíèÿ ýêñåðãåòè÷åñêèõ ÊÏÄ íà ïðî-
èçâîäñòâî òåïëîòû è õîëîäà îò ïîëíîãî ýêñåðãå-
òè÷åñêîãî ÊÏÄ ìîãóò áûòü âûðàæåíû â âèäå:
��ex
h = (�ex
h – �ex) =
= (1 – �ex) (1 – Tc/Ta); (21)
��ex
c = (�ex
c – �ex) =
= –(1 – �ex) (Th/Ta – 1). (22)
Ïîñëåäíèå âûðàæåíèÿ íàãëÿäíî ïîêàçûâà-
þò, ÷òî ýôôåêòèâíîñòü ïîëó÷åíèÿ òåïëîòû âñåãäà
âûøå, à õîëîäà — íèæå ýêñåðãåòè÷åñêîãî ÊÏÄ
êîìáèíèðîâàííîãî ïðîèçâîäñòâà òåïëîòû è õîëîäà
è ýòè ðàçëè÷èÿ òåì ñèëüíåå, ÷åì íèæå òåðìîäèíà-
ìè÷åñêîå ñîâåðøåíñòâî äàííîãî ïðîèçâîäñòâà.
Õîòÿ ïðèâåäåííûå âûêëàäêè êàñàþòñÿ êîì-
ïðåññèîííûõ óñòàíîâîê êîìáèíèðîâàííîãî ïðî-
èçâîäñòâà ñ ìåõàíè÷åñêèì ïðèâîäîì, îíè ñîõðà-
íÿþò ñèëó è äëÿ àáñîðáöèîííûõ óñòàíîâîê â
îòíîøåíèè ýêñåðãèè ïðèâîäíîé òåïëîòû. Ðàçäå-
ëåíèå ïîòîêîâ ïðèâîäíîé òåïëîòû îñóùåñòâëÿ-
åòñÿ ïðè ýòîì ïðîïîðöèîíàëüíî íàéäåííûì çíà-
÷åíèÿì ýêñåðãèè ýòèõ ïîòîêîâ.
Êîëè÷åñòâåííûå îöåíêè óïîìÿíóòûõ ðàçëè-
÷èé ìîãóò áûòü ïîëó÷åíû íà ïðèìåðå ðàñ÷åòà
ïîêàçàòåëåé ýêñåðãåòè÷åñêîé ýôôåêòèâíîñòè
êîìáèíèðîâàííîãî ïðîèçâîäñòâà òåïëîòû è õî-
ëîäà ñ ïîìîùüþ ïîðøíåâûõ õîëîäèëüíûõ ìà-
øèí íà íèçêîêèïÿùåì ðàáî÷åì òåëå.
Ìåòîäèêà ðàñ÷åòíîãî îïðå-
äåëåíèÿ îòîïèòåëüíîãî êîýô-
ôèöèåíòà õîëîäèëüíûõ ìàøèí
òàêîãî òèïà, îñíîâàííàÿ íà îáîá-
ùåíèè îïûòíûõ äàííûõ, ïðåä-
ñòàâëåíà, â ÷àñòíîñòè â [10].
 ðàñ÷åòàõ ýêñåðãåòè÷å-
ñêèõ ÊÏÄ êîìáèíèðîâàííîãî
ïðîèçâîäñòâà òåïëîòû è õî-
ëîäà ïðåäïîëàãàëîñü, ÷òî
òåìïåðàòóðà îêðóæàþùåé ñðå-
äû ñîñòàâëÿåò 20 �Ñ, òåìïåðà-
òóðà îõëàæäåíèÿ èçìåíÿåòñÿ â
ïðåäåëàõ îò 0 äî –20 �Ñ, íà-
ãðåâàíèÿ — 40–80 �Ñ ïðè
ìîùíîñòè õîëîäèëüíîé ìàøè-
íû 1 êÂò.
Ðåçóëüòàòû ðàñ÷åòîâ ïî-
êàçûâàþò, ÷òî êîëè÷åñòâåí-
íûå îòëè÷èÿ ýêñåðãåòè÷åñêèõ
ÊÏÄ ïðîèçâîäñòâà òåïëîòû è
õîëîäà îò ïîëíîãî ýêñåðãåòè-
÷åñêîãî ÊÏÄ ñèñòåìû â ðàñ-
ñìàòðèâàåìîì ïðèìåðå ñî-
ñòàâëÿþò äî 24 %. Äëÿ ìàøèí ñ áîëåå íèçêîé
òåðìîäèíàìè÷åñêîé ýôôåêòèâíîñòüþ, íàïðè-
ìåð, àáñîðáöèîííûõ, óêàçàííûå ðàçëè÷èÿ áó-
äóò áîëüøèìè.
Âûâîäû
Ìåòîäîì ìûñëåííîãî ýêñïåðèìåíòà ïîêàçà-
íà ïðèíöèïèàëüíàÿ âîçìîæíîñòü ðàçäåëüíîãî
èçìåðåíèÿ çàòðàò íà ïîëó÷åíèå òåïëîòû è õîëî-
äà ïðè èõ êîìáèíèðîâàííîì ïðîèçâîäñòâå â îä-
íîì óñòðîéñòâå.
Ñ èñïîëüçîâàíèåì ïåðâîãî è âòîðîãî çàêî-
íîâ òåðìîäèíàìèêè ïîëó÷åíû îáùèå ñîîòíîøå-
íèÿ äëÿ ðàçäåëüíîãî îïðåäåëåíèÿ çàòðàò ïðè-
âîäíîé ìîùíîñòè íà ïîëó÷åíèå òåïëîòû è õîëî-
äà ïðè èõ êîìáèíèðîâàííîì ïðîèçâîäñòâå ïî
èçâåñòíûì ñðåäíèì òåìïåðàòóðàì îõëàæäåíèÿ è
íàãðåâàíèÿ.
Óñòàíîâëåíî, ÷òî â îòëè÷èå îò ýêñåðãåòè÷å-
ñêîãî ìåòîäà ðàçäåëåíèÿ çàòðàò, ýêñåðãåòè÷å-
ñêèå ÊÏÄ êîìáèíèðîâàííîãî ïðîèçâîäñòâà òåï-
ëîòû è õîëîäà ðàçëè÷íû, ïðè÷åì ýêñåðãåòè÷å-
ñêèé ÊÏÄ ïîëó÷åíèÿ òåïëîòû âñåãäà âûøå, à
õîëîäà íèæå, ÷åì ïîëíûé ýêñåðãåòè÷åñêèé
ÊÏÄ êîìáèíèðîâàííîãî ïðîèçâîäñòâà.
Íà ïðèìåðå ðàñ÷åòà ýêñåðãåòè÷åñêèõ ÊÏÄ
ïðîèçâîäñòâà òåïëîòû è õîëîäà ñ ïðèìåíåíèåì
ïîðøíåâûõ õîëîäèëüíûõ ìàøèí óñòàíîâëåíî,
÷òî êîëè÷åñòâåííûå îòëè÷èÿ äàííûõ ïîêàçàòå-
ëåé, îïðåäåëåííûõ ïðåäëîæåííûì è ýêñåðãåòè-
÷åñêèì ìåòîäàìè ñîñòàâëÿþò äî 24 %.
28 Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2014. ¹ 1
Ðèñ.3. Òåðìîäèíàìè÷åñêàÿ ýôôåêòèâíîñòü êîìáèíèðîâàííîãî ïðîèçâîäñòâà òåïëî-
òû è õîëîäà äëÿ ïîðøíåâûõ õîëîäèëüíûõ ìàøèí â çàâèñèìîñòè îò òåìïåðàòóðû
èñïàðåíèÿ è êîíäåíñàöèè õëàäàãåíòà ïðè òåìïåðàòóðå èñïàðåíèÿ 0 �Ñ; –10 �Ñ;
–20 �Ñ ñîîòâåòñòâåííî: 1–3 — ýêñåðãåòè÷åñêèé ÊÏÄ ïîëíûé; 4–6 — ýêñåðãåòè÷å-
ñêèé ÊÏÄ ïîëó÷åíèÿ òåïëîòû; 7–9 — ýêñåðãåòè÷åñêèé ÊÏÄ ïîëó÷åíèÿ õîëîäà.
Ñïèñîê ëèòåðàòóðû
1. Bassols J., Kuckelkorn B. Trigeneration in the food
industry. — Colibri bv, Tentstraat 5, 6291 BC
Vaals, The Netherlands.
2. The Role of District Heating and Cooling in Japan.
[Ýëåêòðîííèé ðåñóðñ]. — Ðåæèì äîñòóïà:
http:// www.jdhc.or.jp/en/what.html.
3. District Heating Cooling. – DHC + Technology
Platform. Colophon. — 2009. — 15 p.
4. Íèò÷ Ð. Ýêñåðãåòè÷åñêîå ðàçäåëåíèå çàòðàò êîìáè-
íèðîâàííîé âûðàáîòêè òåïëà è ýëåêòðè÷åñêîé
ýíåðãèè è ââåäåíèå ýêñåðãåòè÷åñêîãî òàðèôà íà òå-
ïëî äëÿ îòîïëåíèÿ / Ýíåðãèÿ è ýêñåðãèÿ / Ïîä
ðåä. Â. Ì. Áðîäÿíñêîãî]. – Ì. : Ìèð, 1968. — Ñ.
106–121.
5. Áðîäÿíñêèé Â.Ì., Âåðõèâêåð Ã.Ï., Êàð÷åâ ß.ß. è äð.
Ýêñåðãåòè÷åñêèå ðàñ÷åòû òåõíè÷åñêèõ ñèñòåì : Ñïðàâ.
ïîñîáèå / Ïîä ðåä. Äîëèíñêîãî À.À., Áðîäÿíñêîãî
Â.Ì. — Êèåâ : Íàóêîâà äóìêà. — 1991. — 360 ñ.
6. Øàðãóò ß., Ïåòåëà Ð. Ýêñåðãèÿ / Ïåðåâîä ñ ïîëü-
ñêîãî ïîä ðåä. Â. Ì. Áðîäÿíñêîãî. — Ì. : Ýíåð-
ãèÿ, 1968. — 279 ñ.
7. Ñòåïàíîâ Â.Ñ. Àíàëèç ýíåðãåòè÷åñêîãî ñîâåðøåí-
ñòâà òåõíîëîãè÷åñêèõ ïðîöåññîâ. — Íîâîñèáèðñê :
Íàóêà, 1984. — 274 c.
8. Êóçíåöîâ Â.À., ßëóíèíà Ã.Â. Îáùàÿ ìåòðîëîãèÿ. —
Ì. : ÈÏÊ Èçäàòåëüñòâî ñòàíäàðòîâ, 2001. — 272 c.
9. Ðàáèíîâè÷ Ñ. Ã. Ïîãðåøíîñòè èçìåðåíèé. — Ë. :
Ýíåðãèÿ, 1978. — 262 ñ.
10. Ïðîöåíêî È.Ï., Ðàä÷åíêî Â.À. Êîýôôèöèåíò ïðå-
îáðàçîâàíèÿ ïàðîêîìïðåññèîííûõ òåïëîâûõ íàñîñîâ
// Òåïëîýíåðãåòèêà. — 1988. — ¹ 8. — Ñ. 51–53.
Ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 01.04.14
Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2014. ¹ 1 29
Äóáîâñüêèé Ñ.Â., äîêò. òåõí.íàóê, Òâåðäîõë³á Î.Ñ., àñï³ðàíò
²íñòèòóò çàãàëüíî¿ åíåðãåòèêè ÍÀÍ Óêðà¿íè, Êè¿â
âóë. Àíòîíîâè÷à, 172, 03680 Êè¿â, Óêðà¿íà, e-mail: info@ienergy.kiev.ua
Ðîçä³ëåííÿ âèòðàò åíåð㳿 ïðè êîìá³íîâàíîìó
âèðîáíèöòâ³ òåïëîòè òà õîëîäó
Ñòàòòÿ ïðèñâÿ÷åíà óäîñêîíàëåííþ ïîð³âíÿëüíèõ îö³íîê åíåðîãîçáåð³ãàþ÷èõ òåõíîëîã³é
êîìá³íîâàíèõ âèðîáíèöòâ òåïëîòè òà õîëîäó çà ïèòîìèìè âèòðàòàìè åíåð㳿 íà ¿õ îòðè-
ìàííÿ. Óí³âåðñàëüí³ñòü òàêèõ îö³íîê äຠåêñåðãåòè÷íèé ìåòîä ïîä³ëó âèòðàò ïðèâîäíî¿
åíåð㳿 ïî ïðîäóêòàõ êîìá³íîâàíîãî âèðîáíèöòâà. Îäíàê ö³íí³ñòü åêñåðãåòè÷íîãî ìåòîäó
çíèæóº íåäîâåäåí³ñòü ïðèïóùåííÿ ùîäî ð³âíîñò³ åêñåðãåòè÷íèõ ÊÊÄ îòðèìàííÿ êîæíî-
ãî ç ïðîäóêò³â, ïîêëàäåíîãî â éîãî îñíîâó. Íà îñíîâ³ ïîíÿòü çàãàëüíî¿ ìåòðîëî㳿, ïåð-
øîãî ³ äðóãîãî ïî÷àòê³â òåðìîäèíàì³êè îá´ðóíòîâàíî íîâèé ï³äõ³ä äî ïîä³ëó âèòðàò
åíåð㳿 ì³æ ïðîäóêòàìè, â³ëüíèé â³ä ïðèïóùåíü. Çàïðîïîíîâàíî çàãàëüí³ çàëåæíîñò³
äëÿ ðîçðàõóíêó âèòðàò ïðèâîäíèé åíåð㳿 ïðè êîìá³íîâàíîìó âèðîáíèöòâ³ òåïëà ³ õî-
ëîäó çà äàíèìè åíåðãåòè÷íîãî òà åêñåðãåòè÷íîãî áàëàíñ³â. Âñòàíîâëåíî, ùî åôåê-
òèâí³ñòü îòðèìàííÿ òåïëîòè âèùå, à õîëîäó — íèæ÷å çàãàëüíîãî åêñåðãåòè÷íîãî ÊÊÄ
êîìá³íîâàíîãî âèðîáíèöòâà. Ìåòîäè÷í³ âèêëàäêè ³ëþñòðîâàí³ ïðèêëàäîì
êîìá³íîâàíîãî îòðèìàííÿ òåïëîòè òà õîëîäó ³ç çàñòîñóâàííÿì ïîðøíåâèõ õîëîäèëü-
íèõ ìàøèí. Á³áë. 10, ðèñ.3.
Êëþ÷îâ³ ñëîâà: êîìá³íîâàíå âèðîáíèöòâî òåïëîòè òà õîëîäó, ïîä³ë âèòðàò, åêñåðã³ÿ,
åêñåðãåòè÷íèé ÊÊÄ.
References
1. Bassols J., Kuckelkorn B. etc. Trigeneration in the
food industry, Colibri bv, Tentstraat 5, 6291 BC
Vaals, The Netherlands.
2. The Role of District Heating and Cooling in Japan.
Available online at: http://
www.jdhc.or.jp/en/what.html.
3. District Heating Cooling. – DHC+ Technology Plat-
form. Colophon. 2009, 15 p.
4. Nitsch R. Exergy cost sharing combined heat and
power and the introduction of exergy heat tariff for
heating / / Energy and exergy /Ed. V.M.
Brodyanskyy, Moscow : World, 1968, pp. 106–121.
(Rus.)
5. Brodyansky V.M., Verhivker G.P., Karchev Y.Y.
etc. Exergetic calculations of technical systems :
Handbook / Ed. Dolinsky A.A. Brodyansky V.M.
Kiev, Naukova dumka, 1991, 360 p. (Rus.)
6. Shargut J., Petala R. Exergy /Translated from the
Polish ed. V.M. Brodyanskyy. Ìoscow : Energy,
1968, 279 p. (Rus.)
7. Stepanov V.S. Analysis of the energy process merit,
Novosibirsk, Nauka, 1984, 274 p. (Rus.)
8. Kuznetsov V.A., Yalunin G.V. General Metrology,
Moscow : Publishing PKI standards, 2001, 272 p.
(Rus.)
9. Rabinovich S.G. Measurement errors, Leningrad :
Energy, 1978, 262 p. (Rus.)
10. Protsenko I.P., Radchenko V.A. Conversion Factor
vapor compression heat pump // Thermal Power
Engineering, 1988 (8), pp. 51–53. (Rus.)
Received April 1, 2014
30 Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2014. ¹ 1
Dubovskyy S.V., Doctor of Technical Science,
Tverdokhlib O.S., PhD-Student
Institute of General Energy of NAS of Ukraine
172, Antonovich Str., 03680 Kiev, Ukraine, e-mail: info@ienergy.kiev.ua
Cost-Sharing a Drive Energy During Combined
Production of Heat and Cold
Article is devoted to the improvement of comparative assessments energy saving technolo-
gies for combined generation of heat and cold on the specific costs of energy to get them.
Universality of such assessments gives exergy method of cost—sharing drive energy be-
tween products of combined generation. However, the value of exergy method reduces
the unproven assumption that equal exergy efficiency of production of products which it
is based. On the basis of general concepts of metrology, the first and second laws of ther-
modynamics justified a new approach to the division of costs between energy products,
free from any assumptions. The general relationship for calculating the driving energy
costs in the combined production of heat and cold according to the energy and exergy
balances is proposed. It is established, that the efficiency of obtaining heat is higher and
cooling — lower than the overall exergy efficiency of the combined production. Methodi-
cal calculations illustrated example with receiving combined heat and cold using recipro-
cating chillers. Bibl.10, Fig.3.
Key words: combined production of heat and cold, cost—sharing, exergy, exergy effi-
ciency.
|