alternativeАльтернативная энергетика и экология (ISJAEE)Alternative Energy and Ecology (ISJAEE)1608-8298Международный издательский дом научной периодики "Спейсalternative-590Research ArticleГЕОТЕРМАЛЬНАЯ ЭНЕРГЕТИКАGEOTHERMAL ENERGYАнализ эффективности применения вертикальных теплообменников тепловых насосов в районах вечной мерзлотыAnalysis of the effectiveness of vertical heat exchangers of heat pumps in permafrost regionГулыйСергей АлександровичGuliyS. A.svnims@mail.ruТрушевскийСтанислав НиколаевичTrushevskiyS. N.tsn-37@mail.ruСеверо-Восточная научно-исследовательская мерзлотная станция Института мерзлотоведения им. П.И. Мельникова СО РАНРоссияNorth-Eastern Permafrost Station, Melnikov Permafrost Institute, Siberian Branch of RASRussian FederationВсероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства РАСХНРоссияThe All-Russia Scientific-Research Institute for Electrification of AgricultureRussian Federation201423062016172432Copyright © Международный издательский дом научной периодики "Спейс, 20162016Международный издательский дом научной периодики "СпейсМеждународный издательский дом научной периодики "Спейсhttps://www.isjaee.com/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.isjaee.com/jour/article/view/590

Для типового 5-этажного жилого дома на 40 квартир сделана оценка эффективности применения тепловых насосов (ТН) с вертикально расположенными теплообменниками в криолитозоне. Рассчитано, что средние месячные потребности в тепле и горячей воде в таких зданиях в условиях Севера составляют 100-120 кВт. Получено, что эквивалентное количество низкопотенциального тепла можно извлечь из грунта только в первые часы работы теплового насоса. В конце первого года эта величина падает до 6,4 кВт. Несмотря на это, затраты на покупку теплового насоса и морозильного оборудования в некоторых населенных пунктах могут окупиться даже в течение первого года работы при выгодном соотношении тарифов на теплоэнергию или электроэнергию, когда отопление ведется за счет электробойлера или прямого электроотопления.

An evaluation of the efficiency of heat pumps (HP) with vertical heat exchangers for the case of standard 5-storey 40-flat apartment building in the permafrost area was made. The calculation shows, that average monthly demand for heat and hot water in building in the conditions of the North is equal 100-120 kW. As received, an equivalent amount of low potential heat extraction can be taken from the ground only during the first few hours of the work of heat pump. At the end of the first year this value falls to 6.4 kW. In spite of this in some settlements (with a favourable ratio of prices of heat energy and electricity, when the heating is carrying out by direct electric heating or electric boiler) the costs of purchase of heat pump and refrigeration facilities can be recouped during the first year of the work of HP.

тепловой насосвечная мерзлотавертикальные теплообменникиэкономические оценкиheat pumppermafrostvertical heat exchangerseconomic estimatesReferencesСергеев Д.О., Ухова Ю.А., Станиславская Ю.В., Романовский В.Е. Температурный режим многолетних толщ и сезонноталого слоя в горах Северного Забайкалья (возобновление стационарных наблюдений) // Криосфера Земли. 2007. Т. XI, № 2. С. 19-26.Сергеев Д.О., Ухова Ю.А., Станиславская Ю.В., Романовский В.Е. Температурный режим многолетних толщ и сезонноталого слоя в горах Северного Забайкалья (возобновление стационарных наблюдений) // Криосфера Земли. 2007. Т. XI, № 2. С. 19-26.Гаврилова М.К. Изменение климата (температуры воздуха) на примере Западной Сибири и Якутии. В сб. материалов международных конференций «Криогенные ресурсы полярных и горных регионов. Состояние и перспективы инженерного мерзлотоведения», 21-24 апреля 2008 г. Тюмень. С. 217-220.Гаврилова М.К. Изменение климата (температуры воздуха) на примере Западной Сибири и Якутии. В сб. материалов международных конференций «Криогенные ресурсы полярных и горных регионов. Состояние и перспективы инженерного мерзлотоведения», 21-24 апреля 2008 г. Тюмень. С. 217-220.Скачков Ю.Б., Скрябин П.Н., Варламов С.П. Изменения температуры грунтов слоя годовых теплообо-ротов на якутском теплобалансовом стационаре за последние сорок лет. Проблемы инженерного мерзлотоведения. Материалы IX международного симпозиума, г. Мирный, Россия. Якутск: Изд-во ИМЗ СО РАН, 2011. С. 445-450.Скачков Ю.Б., Скрябин П.Н., Варламов С.П. Изменения температуры грунтов слоя годовых теплообо-ротов на якутском теплобалансовом стационаре за последние сорок лет. Проблемы инженерного мерзлотоведения. Материалы IX международного симпозиума, г. Мирный, Россия. Якутск: Изд-во ИМЗ СО РАН, 2011. С. 445-450.Ishikawa V., Sharkhuu N., Jambaljav Y., Davaa G., Yoshikawa K., Ohata T. Thermal state of Mongolian permafrost. Tenth International conference on permafrost (Proceedings), Salekhard, Russia, 2012. P. 173-178.Ishikawa V., Sharkhuu N., Jambaljav Y., Davaa G., Yoshikawa K., Ohata T. Thermal state of Mongolian permafrost. Tenth International conference on permafrost (Proceedings), Salekhard, Russia, 2012. P. 173-178.Гулый С.А. Возобновление стационарных наблюдений температурного режима многолетнемерзлых толщ в Магаданской области. Всероссийская конференция «Геология, география, биологическое разнообразие и ресурсы Северо-Востока России (к 100-летию со дня рождения А.П. Васьковского)». Магадан. 22-24 ноября 2011 г. С. 183.Гулый С.А. Возобновление стационарных наблюдений температурного режима многолетнемерзлых толщ в Магаданской области. Всероссийская конференция «Геология, география, биологическое разнообразие и ресурсы Северо-Востока России (к 100-летию со дня рождения А.П. Васьковского)». Магадан. 22-24 ноября 2011 г. С. 183.Сериков С.И., Железняк М.Н., Гулый С.А., Скачков Ю.Б., Рузанов В.Т., Романовский В.Е., Холодов А.А. Мониторинговые наблюдения за динамикой температурного режима горных пород в Восточной Сибири. Десятая Международная конференция по мерзлотоведению (TICOP): Ресурсы и риски регионов с вечной мерзлотой в меняющемся мире. Т. 5: Расширенные тезисы на русском языке / Под ред. В.П. Мельникова. Тюмень: Печатник, 2012. С. 287-289.Сериков С.И., Железняк М.Н., Гулый С.А., Скачков Ю.Б., Рузанов В.Т., Романовский В.Е., Холодов А.А. Мониторинговые наблюдения за динамикой температурного режима горных пород в Восточной Сибири. Десятая Международная конференция по мерзлотоведению (TICOP): Ресурсы и риски регионов с вечной мерзлотой в меняющемся мире. Т. 5: Расширенные тезисы на русском языке / Под ред. В.П. Мельникова. Тюмень: Печатник, 2012. С. 287-289.Хрусталев Л.Н. Температурный режим вечномерзлых грунтов на застроенной территории. М.: Наука, 1971.Хрусталев Л.Н. Температурный режим вечномерзлых грунтов на застроенной территории. М.: Наука, 1971.Хрусталев Л.Н., Пустовойт Г.Н. Вероятностностатистические расчеты оснований зданий в криолитозоне. Новосибирск: Наука, 1988.Хрусталев Л.Н., Пустовойт Г.Н. Вероятностностатистические расчеты оснований зданий в криолитозоне. Новосибирск: Наука, 1988.Хрусталев Л.Н., Медведев А.В., Пустовойт Г.П. Многолетнее изменение температуры воздуха и устойчивость проектируемых в криолитозоне сооружений // Криосфера Земли. 2000. Т. IV, № 3. С. 35-41.Хрусталев Л.Н., Медведев А.В., Пустовойт Г.П. Многолетнее изменение температуры воздуха и устойчивость проектируемых в криолитозоне сооружений // Криосфера Земли. 2000. Т. IV, № 3. С. 35-41.Власов В.П., Перльштейн Г.З., Попов Ю.Ф. Проблемы устойчивости сооружений на Северо-Востоке России // Криосфера Земли. 1999. Т. III, № 2. С. 66-70.Власов В.П., Перльштейн Г.З., Попов Ю.Ф. Проблемы устойчивости сооружений на Северо-Востоке России // Криосфера Земли. 1999. Т. III, № 2. С. 66-70.Perlshtein G.Z., Vlasov V.P. and Khrustalev L.N. The use of heat pumps for building in permafrost area. The 2-d International Conference on the Arctic Margins. Abstracts vol., Magadan, 1994. P. 91.Perlshtein G.Z., Vlasov V.P. and Khrustalev L.N. The use of heat pumps for building in permafrost area. The 2-d International Conference on the Arctic Margins. Abstracts vol., Magadan, 1994. P. 91.Патент 2519012 Россия Е02D 3/115. Способ и устройство для круглогодичных охлаждения, замораживания грунта основания фундамента и теплоснабжения сооружения на вечномерзлом грунте в условиях криолитозоны / Трушевский С.Н., Стребков Д.С. // Федеральная служба по интеллектуальной собственности РФ. http://www.freepatent.ru/patents/2519012.Патент 2519012 Россия Е02D 3/115. Способ и устройство для круглогодичных охлаждения, замораживания грунта основания фундамента и теплоснабжения сооружения на вечномерзлом грунте в условиях криолитозоны / Трушевский С.Н., Стребков Д.С. // Федеральная служба по интеллектуальной собственности РФ. http://www.freepatent.ru/patents/2519012.Рекомендации по оценке эффективности системы сбора низкопотенциального тепла грунта для целей тепло-хладоснабжения зданий / НИИСФ. М., Стройиздат, 1988.Рекомендации по оценке эффективности системы сбора низкопотенциального тепла грунта для целей тепло-хладоснабжения зданий / НИИСФ. М., Стройиздат, 1988.Goodrich L.E. and Plunkett J.C. Performance of heat pump chilled foundations. Proc. of the Fifth Canadian Permafrost Conference, Centre d’etudes nordiques, Universite Laval. Nordicana no54. 1990. Р. 409-418.Goodrich L.E. and Plunkett J.C. Performance of heat pump chilled foundations. Proc. of the Fifth Canadian Permafrost Conference, Centre d’etudes nordiques, Universite Laval. Nordicana no54. 1990. Р. 409-418.Jnstanes B. Permafrost engineering on Svalbard // International Workshop on Permafrost engineering Longyearbyen, Svalbard, Norway, 2000. P. 1-24.Jnstanes B. Permafrost engineering on Svalbard // International Workshop on Permafrost engineering Longyearbyen, Svalbard, Norway, 2000. P. 1-24.Гулый С.А. Ресурсы низкопотенциальной энергии для тепловых насосов на территории Магаданской области // Колыма. 1999. № 3. С. 55-59.Гулый С.А. Ресурсы низкопотенциальной энергии для тепловых насосов на территории Магаданской области // Колыма. 1999. № 3. С. 55-59.Перльштейн Г.З., Гулый С.А., Буйских А.А. О перспективах применения тепловых насосов для решения инженерных задач в зоне вечной мерзлоты. В сб. докл. «Вечная мерзлота и экономическое развитие, безопасность окружающей среды, потенциал природных ресурсов». Новосибирск, 1998. С. 18-21.Перльштейн Г.З., Гулый С.А., Буйских А.А. О перспективах применения тепловых насосов для решения инженерных задач в зоне вечной мерзлоты. В сб. докл. «Вечная мерзлота и экономическое развитие, безопасность окружающей среды, потенциал природных ресурсов». Новосибирск, 1998. С. 18-21.Перльштейн Г.З., Гулый С.А., Буйских А.А. Математическое моделирование температурных полей, создаваемых тепловыми насосами. В сб. материалов I Международной конференции Академии Северного форума Республики Саха (РХ) «Знание - на службу нуждам Севера». Якутск, 1996. С. 205.Перльштейн Г.З., Гулый С.А., Буйских А.А. Математическое моделирование температурных полей, создаваемых тепловыми насосами. В сб. материалов I Международной конференции Академии Северного форума Республики Саха (РХ) «Знание - на службу нуждам Севера». Якутск, 1996. С. 205.Перльштейн Г.З., Гулый С.А., Буйских А.А. Повышение несущей способности мерзлых грунтов с помощью тепловых насосов // Основания и фундаменты. 2000. № 3. С. 26-31.Перльштейн Г.З., Гулый С.А., Буйских А.А. Повышение несущей способности мерзлых грунтов с помощью тепловых насосов // Основания и фундаменты. 2000. № 3. С. 26-31.Гулый С.А. Основы применения тепловых насосов в геотехнике криолитозоны: Автореф. дис.. канд. техн. наук. Якутск, 2001.Гулый С.А. Основы применения тепловых насосов в геотехнике криолитозоны: Автореф. дис.. канд. техн. наук. Якутск, 2001.Федоров Н.Ф., Гусев В.М. Санитарная техника. Ленинград: Госстройиздат, 1961.Федоров Н.Ф., Гусев В.М. Санитарная техника. Ленинград: Госстройиздат, 1961.СНиП 23-01-99. Строительная климатология.СНиП 23-01-99. Строительная климатология.Трупак Н.Г. Замораживание грунтов в строительстве (примеры применения). М.: Государственное издательство литературы по строительству, архитектуре и строительным материалам, 1970.Трупак Н.Г. Замораживание грунтов в строительстве (примеры применения). М.: Государственное издательство литературы по строительству, архитектуре и строительным материалам, 1970.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.