Методы развития интегрированных систем тепло- и холодоснабжения в условиях Крайнего Севера

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Предложены методы развития интегрированных систем тепло- и холодоснабжения (ИСТХ) в условиях Крайнего Севера для повышения эффективности работы энергетических систем с комбинированной выработкой электро-, теплоэнергии и холода при сокращении вредных выбросов в атмосферу. Технология ИСТХ может быть актуальна в регионах Крайнего Севера с резко континентальным климатом с холодной зимой до минус 65°C и жарким летом до плюс 39°C. В таких регионах при строительстве тепловых электростанций предпочтение отдается ТЭЦ с газотурбинными установками на природном газе для обеспечения значительных зимних тепловых нагрузок, что создает значительный объем сбросного тепла в летнее время и приводит к неэффективному использованию теплоты сгорания топлива в это время. В то же время сбросное тепло от ТЭЦ может быть использовано в качестве дешевой энергии для работы абсорбционных холодильных установок для централизованного холодоснабжения потребителей в составе ИСТХ. При решении задачи развития таких систем в условиях Крайнего Севера формируются сценарии присоединенной холодильной нагрузки, учитывающие местные условия, и производится поиск варианта технологии холодоснабжения с наилучшими технико-экономическими параметрами, рассчитанными на выполнение заданных технических условий и ограничений. Результаты применения разработанных методов для решения задачи развития ИСТХ для города Якутска обеспечили снижение экономически обоснованного тарифа на холод до 39% относительно электрических кондиционеров, увеличение коэффициента использования теплоты топлива в летние месяцы до 55% и снижение выбросов CO2 до 69 тыс. т в год.

Об авторах

В. А. Стенников

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт систем энергетики им. Л. А. Мелентьева Сибирского отделения Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: sva@isem.irk.ru
Иркутск, Россия

Е. А. Барахтенко

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт систем энергетики им. Л. А. Мелентьева Сибирского отделения Российской академии наук

Email: barakhtenko@isem.irk.ru
Иркутск, Россия

Н. В. Павлов

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр 'Якутский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук' Институт физико-технических проблем Севера имени В. П. Ларионова СО РАН

Email: pavlov_nv@iptpn.ysn.ru
Якутск, Россия

С. С. Васильев

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр 'Якутский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук' Институт физико-технических проблем Севера имени В. П. Ларионова СО РАН

Email: vasilievss_ykt@mail.ru
Якутск, Россия

Список литературы

  1. Фундаментальные исследования в Восточной Сибири: к 75-летию академической науки в Восточной Сибири. Новосибирск: Изд-во Сибирское отделение РАН, 2023. С. 242–283. https://doi.org/10.53954/9785605098607 EDN: HOOPFK
  2. Стенников В.А., Барахтенко Е.А., Соколов Д.В., Майоров Г.С. Автоматизация вычислений при проектировании интегрированной энергетической системы на основе ее цифрового двойника // Информационные технологии. 2024. Т. 30. № 3. С. 140–149. https://doi.org/10.17587/it.30.140-149 EDN: IOOMWD
  3. Стенников В., Пеньковский А. Рынок тепла: мировой опыт развития централизованного теплоснабжения // Энергетическая политика. 2021. № 10(164). С. 64–75. https://doi.org/10.46920/2409-5516_2021_10164_64 EDN: XQZKYH
  4. Trygg L., Amiri S. European perspective on absorption cooling in a combined heat and power system – A case study of energy utility and industries in Sweden // Applied Energy. 2007. V. 84. P. 1319–1337. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2006.09.016
  5. Wu D., Wang R.Z. Combined cooling, heating and power: a review // Progress in Energy and Combustion Science. 2006. V. 32. Iss. 5–6. P. 459–495. https://doi.org/10.1016/j.pecs.2006.02.001
  6. Gjoka K., Rismanchi B., Crawford R.H. Towards sustainable urban energy solutions: A multi-dimensional assessment framework for fifth-generation district heating and cooling systems // Energy and Buildings. 2025. V. 326. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2024.115071
  7. Васильев С.С. Имитационное моделирование интегрированных систем тепло- и хладоснабжения в условиях Крайнего Севера на примере города Якутска // Энергосбережение и водоподготовка. 2022. № 5(139). С. 39–46. EDN: LJXVOF
  8. Zhao T., Ahmad S.F., Agrawal M.K., Ahmad A.Y., Ghfar A.A., Valsalan P., Shah N.A., Gao X. Design and thermo-enviro-economic analyses of a novel thermal design process for a CCHP-desalination application using LNG regasification integrated with a gas turbine power plant // Energy. 2024. V. 295. https://doi.org/10.1016/j.energy.2024.131003
  9. Kuznik F., Frayssinet L., Roux J., Merlier L. Calculation of heating and cooling energy loads at the district scale: Development of MoDEM, a modular and technologically explicit platform // Sustainable Cities and Society. 2022. V. 83. https://doi.org/10.1016/j.scs.2022.103901
  10. Corcoran L., Saikia P., Carlos E., Abeysekera M. An effective methodology to quantify cooling demand in the UK housing stock // Applied Energy. 2025. V. 380. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2024.125002
  11. Ayou D.S., Wardhana M.F., Coronas A. Performance analysis of a reversible water/LiBr absorption heat pump connected to district heating network in warm and cold climates // Energy. 2023. V. 268. https://doi.org/10.1016/j.energy.2023.126679
  12. Muncan V., Mujan I., Macura D., Andelkovic A.S. The state of district heating and cooling in Europe – A literature-based assessment // Energy. 2024. V. 304. https://doi.org/10.1016/j.energy. 2024.132191
  13. Saladi J.K., Suresh R., Datt S.P. Diurnal performance investigation of solar integrated ejector-based Combined Cooling, Heating, and Power (CCHP) system for Indian climate // Applied Thermal Engineering. 2025. V. 263. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2024.125250
  14. Lepiksaar K., Kajandi G.M., Sukumaran S., Krupenski I., Kirs T., Volkova A. Optimizing solar energy integration in Tallinn's district heating and cooling systems // Smart Energy. 2025. V. 17. https://doi.org/10.1016/j.segy.2024.100166
  15. Saoud A., Bruno J.C., Boukhchanaa Y., Fellah A. Performance investigation and numerical evaluation of a single-effect double-lift absorption chiller // Applied Thermal Engineering. 2023. V. 227. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2023.120369
  16. Saoud A., Boukhchana Y., Bruno J.C., Fellah A. Thermodynamic investigation of an innovative solar-driven trigeneration plant based on an integrated ORC-single effect-double lift absorption chiller // Thermal Science and Engineering Progress. 2024. V. 50. https://doi.org/10.1016/j.tsep. 2024.102596
  17. Neri M., Guelpa E., Khor J.O., Romagnoli A., Verda V. Hierarchical model for design and operation optimization of district cooling networks // Applied Energy. 2024. V. 371. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2024.123667
  18. Neri M., Guelpa E., Verda V. Two-stage stochastic programming for the design optimization of district cooling networks under demand and cost uncertainty // Applied Thermal Engineering. 2023. V. 236. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2023.121594
  19. Васильев С.С., Барахтенко Е.А., Павлов Н.В., Соколов Д.В. Подход к проектированию трубопроводных систем централизованного хладоснабжения с технологией чиллер-фанкойл в резко континентальном климате с криолитозоной // Автоматизация и информатизация ТЭК. 2023. № 8(601). С. 48–56. https://doi.org/10.33285/2782-604X-2023–8(601)-48-56 EDN: OKXPNS
  20. Yin P., Alam T., Smrity A.M. Experimental evaluation and empirical modeling of hydronic room fan coil units with modulation control in cooling operation (ASHRAE RP-1741) // Journal of Building Engineering. 2025. V. 99. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2024.111596

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».