Symulacja efektywności wykorzystania pompy ciepła w okrętowych instalacjach klimatyzacyjnych

W procesie eksploatacji siłowni okrętowych ciągle aktualną jest potrzeba oceny ich efektywności energetycznej oraz emisji szkodliwych dla środowiska naturalnego produktów spalania. Potrzebę prowadzenia badań w tym zakresie, wymuszają również w pewnym stopniu, obowiązujące uregulowania prawne w zakresie efektywności energetycznej oraz ochrony środowiska. Z uwagi na powyższe podjęto się wstępnych badań mających na celu poprawę efektywności energetycznej siłowni okrętowej oraz zmniejszenie emisji szkodliwych produktów spalin poprzez zastosowanie w okrętowej instalacji klimatyzacyjnej pompy ciepła. W artykule przedstawiono identyfikację instalacji klimatyzacyjnej oraz sposób określania zapotrzebowania energii na jej potrzeby. Na podstawie teorii obiegów lewobieżnych oraz bilansowania energetycznego opracowano uproszczony model matematyczny umożliwiający dokonywanie bilansowania energii na potrzeby instalacji klimatyzacyjnej, dla różnych parametrów stanu dolnego i górnego źródła ciepła. Symulacja efektywności wykorzystania pompy ciepła w okrętowej instalacji klimatyzacyjnej, z udziałem opracowanego modelu matematycznego, pozwala na określenie ilości paliwa możliwej do zaoszczędzenia oraz towarzyszącej temu zmniejszonej emisji związków szkodliwych spalin.

The need for assessment of efficiency of marine power plants as well as of emissions of combustion products harmful for the environment still remains a topical issue regarding the process of exploitation of these plants. The need for research in this scope is also enforced, to a certain extent, by legal regulations in respect of energy efficiency and environment protection. Taking the above into consideration, preliminary research was undertaken which aims at the improvement of energy efficiency of marine power plants and at the decrease of the emissions of harmful exhaust products, to be achieved by means of the application of a heat pump in the ship air-conditioning system. The article presents the identification of the air-conditioning system as well as the way of defining the demand for energy consumed by such a system. Basing on the theory of the counterclockwise cycles and energy balancing, a simplified mathematical model was elaborated, which makes it possible to balance the energy indispensable for the air-conditioning system, for various parameters of the state of the top and bottom heat sources. Simulation of efficiency of utilization of the heat pump in the ship air-conditioning system, with the help of the elaborated mathematical model, allowed defining the volume of fuel possible to be spared as well as the accompanying decreased emissions of harmful exhaust compounds.