Модернізація індивідуального теплового пункту шляхом застосування теплової помпи
Автор: Панасюк Андрій Андрійович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Теплоенергетика
Інститут: Інститут енергетики та систем керування
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2025-2026 н.р.
Мова захисту: англійська
Анотація: Панасюк А.А., Матіко Г. Ф. (керівник). Модернізація індивідуального теплового пункту шляхом впровадження теплової помпи. Магістерська кваліфікаційна робота. – Національний університет «Львівська політехніка», Львів, 2025. Розширена анотація Сучасні виклики в енергетичній сфері, посилені зростанням вартості енергоносіїв та необхідністю декарбонізації житлово-комунального сектору, стимулюють пошук технологій, здатних забезпечити стабільне та економічно вигідне теплопостачання. У багатоквартирних житлових будівлях України значна частина енергетичних втрат пов’язана з неефективною роботою застарілих індивідуальних теплових пунктів (ІТП), які не відповідають сучасним вимогам до енергоефективності, автоматизації та екологічності. Одним із перспективних напрямів модернізації теплових пунктів є використання теплових помп, що дозволяють перетворювати низькопотенційну енергію довкілля у теплову з високим коефіцієнтом перетворення [1]. Об’єкт дослідження – система теплопостачання житлового будинку за допомогою індивідуального теплового пункту. Предмет дослідження – впровадження теплової помпи в індивідуальний тепловий пункт для підвищення енергоефективності системи теплопостачання. Мета дослідження – підвищення ефективності функціонування індивідуального теплового пункту шляхом його модернізації із використанням теплової помпи для зменшення енергоспоживання, витрат на теплопостачання та негативного впливу на навколишнє середовище. У магістерській кваліфікаційній роботі розглянуто комплекс питань, пов’язаних із підвищенням ефективності ІТП шляхом інтеграції теплової помпи Viessmann Vitocal 300-G. Проаналізовано сучасний стан систем теплопостачання України та виявлено чинники, що стримують підвищення їх енергоефективності, зокрема високі втрати теплоти в мережах, обмежені можливості регулювання, застаріле обладнання та висока залежність від природного газу [2]. 5 Проведено детальний опис принципів роботи теплових помп, розглянуто термодинамічні цикли, типи низькопотенційних джерел теплоти (ґрунт, вода, повітря) та особливості їх використання в умовах житлової забудови. Окрему увагу приділено енергетичним показникам, коефіцієнту перетворення, тепловому балансу та впливу зовнішніх температурних умов на ефективність роботи теплової помпи. У проєктній частині виконано аналіз вихідних параметрів існуючого ІТП, визначено теплові навантаження на системи опалення та гарячого водопостачання, розроблено оновлену схему ІТП, у якій теплова помпа працює як основне джерело теплоти. Обґрунтовано вибір моделі Viessmann Vitocal 300-G з урахуванням її технічних характеристик, можливостей каскадного підключення, високої енергоефективності та сумісності з потребами багатоквартирного будинку. У розділі теплотехнічних розрахунків визначено річну потребу будівлі в тепловій енергії, теплові навантаження окремих систем, необхідну потужність теплової помпи, параметри ґрунтового контуру та побудовано тепловий баланс модернізованого ІТП. Результати розрахунків дозволили встановити оптимальний режим роботи теплової помпи упродовж опалювального періоду. Економічна частина містить оцінку витрат на теплопостачання у базовому режимі та після модернізації. Показано, що застосування теплової помпи дозволяє суттєво зменшити річне споживання газу та забезпечити економію витрат на опаленні та ГВП за рахунок високого коефіцієнта перетворення та стабільної вартості електроенергії. Розглянуто доцільність каскадного підключення теплових помп у житлових мікрорайонах та визначено очікуваний термін окупності проєкту [3]. Окремий розділ присвячено автоматизації ІТП, у якому сформовано вимоги до систем регулювання, реалізованих у контролері Vitotronic 200. Наведено структуру системи керування тепловою помпою, описано алгоритми регулювання температури, тиску та потужності, а також функції захисту та діагностики. Розроблено функціональну схему автоматизації пластинчастого теплообмінника системи опалення. Розглянуто можливості диспетчеризації, 6 дистанційного моніторингу та інтеграції ІТП у загальнобудинкові або міські системи енергоменеджменту. Результати роботи доводять, що модернізація індивідуального теплового пункту шляхом впровадження теплової помпи є технічно обґрунтованим та економічно доцільним рішенням, яке дозволяє зменшити витрати на теплопостачання, підвищити енергоефективність будівлі, покращити якість теплового режиму та скоротити викиди парникових газів. Запропонований підхід відповідає сучасним вимогам ЄС щодо декарбонізації систем теплопостачання та може бути масштабований для житлових районів України. Ключові слова: теплова помпа, індивідуальний тепловий пункт, енергоефективність, теплопостачання, модернізація, ґрунтовий контур, енергозбереження. Перелік використаних джерел літератури: 1. Мороз, П. М., Степанов, М. В., Ластовка, В. (2010). Енергоефективні системи теплопостачання житлових та громадських будинків. Київ. 210 с. 2. Шовкалюк, М. М., Кононенко, І. В. (2024). Дослідження ефективності теплових насосів для енергопостачання багатоквартирних будинків. Енергетика: економіка, технології, екологія. No2. 95–105. 3. Клімов, Р. О. (2016). Джерела теплопостачання та теплові мережі. Міністерство освіти і науки України, Дніпродзержинський державний технічний університет. Дніпро. 103 с.