Визначення температурного режиму стічних вод у каналізаційних мережах за допомогою програми «Tempest» з метою рекуперації теплової енергії

Автор(и)

  • Микола Кізєєв Національний університет водного господарства та природокористування, Рівне, Україна https://orcid.org/0000-0002-1491-1695
  • Михайло Куницький Національний університет водного господарства та природокористування, Рівне, Україна https://orcid.org/0000-0003-1700-8167

DOI:

https://doi.org/10.25140/2411-5363-2022-2(28)-146-161

Ключові слова:

Ключові слова: температурний режим стічних вод; теплова насосна установка; математична модель; реку- перація тепла, TEMPEST

Анотація

Розглянуто стічні води систем водовідведення як джерело теплової енергії для потреб гарячого водопостачання. Кількість теплової енергії в стічних водах залежить насамперед від їх витрати і температури. Застосовано програму «TEMPEST» для аналізу й моделювання процесів тепломасопередачі в стічних водах каналізаційних мереж.
Проаналізовані математичні моделі температурного режиму стічних вод. На основі програми «TEMPEST» проведено моделювання температурного режиму стічних вод та розрахунки потенційної кількості теплової енергії, яку можна вилучити з стічних вод на різних ділянках внутрішньодворової мережі каналізації за допомогою теплових насосних установок.

Біографії авторів

Микола Кізєєв, Національний університет водного господарства та природокористування, Рівне

кандидат технічних наук, доцент, завідувач кафедри теплогазопостачання, вентиляції та санітарної техніки

Михайло Куницький, Національний університет водного господарства та природокористування, Рівне

аспірант

Посилання

Directive (EU) 2018/2001 of the European Parliament and of the Council of 11 December 2018 on the promotion of the use of energy from renewable sources. (2018). PE/48/2018/REV/1, pр. 82–209. – Accessed mode: http://data.europa.eu/eli/dir/2018/2001/oj.

Heat Recovery from wastewater - a review of available resource [Electronic resource] / H. Nagpal, J. Spriet, M.K. Murali, A. McNabola // Water. – 2021. – Vol. 13. – Accessed mode: https://doi.org/10.3390/w13091274.

Титарь С. С. Использование сбросного тепла в системе автономного теплоснабжения жилых зданий / С. С. Титарь, А. А. Климчук // Вісник Національного технічного університету «Харківський політехнічний інститут». Енергетичні та теплотехнічні процеси й устаткування. – 2011. – № 6. – С. 121-125.

Денисова А. Є. Перспективи використання скидних вод для теплопостачання / А. Є. Денисова, О. М. Троїцький // Вісник Національного технічного університету «Харківський політехнічний інститут». Енергетичні та теплотехнічні процеси й устаткування. – 2011. – № 6. – С. 126-131.

Meggers F. The potential of wastewater heat and exergy: Decentralized high-temperature recovery with a heat pump [Electronic resource] / F. Meggers, H. Leibundgut // Energy and Buildings. – 2011. – № 43. – Рр. 897–886. Accessed mode: https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2010.12.008.

A renewable heat solution for water ingress in the Glasgow subway tunnel system [Electronic resource] / H. Nicholas, N. Konstantinos, E. Rohinton, A. Bjorn, Y. Paul // Conference: Energy and sustainability. – 2014. – Accessed mode: https://doi.org/10.2495/ESUS140141.

A heat energy recovery system from tunnel wastewater [Electronic resource] / N. Hytiris, K. Ninikas, R. Emmanuel, B. Aaen, P.L. Younger // Environmental Geotechnics. – 2018. № 5(5). – Рр. 300–308. – Accessed mode: https://doi.org/10.1680/jenge.15.00087.

An experimental setup for the analysis of an energy recovery system from wastewater for heat pumps in civil buildings [Electronic resource] / L. Postrioti, G. Baldinelli, F. Bianchi, G. Buitoni, F.D. Maria, F. Asdrubali // Applied Thermal Engineering. – 2016. – № 102. – Pp. 961-971. – Accessed

mode: https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2016.04.016.

Technologies for recovery of energy from wastewaters: Applicability and potential in South Africa [Electronic resource] / Stafford W., Cohen B., Pather-Elias S., von Blottnitz H., van Hille R., Harrison S. T. L., Burton S. G. // Journal of energy in Southern Africa. – 2013. – № 24(1). – Рp. 15-26. – Accessed mode: https://dx.doi.org/10.17159/2413-305-1/2014/v24i1a3003.

Zhu J.J. Modeling and spatial optimization of wastewater-source heat pump implementation in a wastewater collection system [Electronic resource] / J.J. Zhu, X. Wang, P.R. Anderson // Urban Water Journal. – 2019. – № 16(10). – Pр. 698-708. – Accessed mode: https://doi.org/10.1080/ 1573062X.2020.1726410.

Energy Recovery from Wastewater: A Study on Heating and Cooling of a Multipurpose Building with Sewage-Reclaimed Heat Energy [Electronic resource] / D. Cecconet, J. Racek, A. Callegari, P. Hlavínek // Sustainability. – 2020. – № 12(116). – Accessed mode: https://doi.org/ 10.3390/su12010116.

A review on potential use of low-temperature water in the urban environment as a thermalenergy source [Electronic resource] / J. Laanearu, A. Borodinecs, M. Rimeika, B. Palm // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2017. – № 251. – Accessed mode: https://doi.org/10.1088/1757-899X/251/1/012054.

From the Wastewater Treatment Plant to the Turnstiles of Urban Water and District Heating Networks [Electronic resource] / W. Gruber-Glatzl, C. Brunner, S. Meitz, H. Schnitzer // Frontiers in Sustainable Cities. – 2020. – Accessed mode: https://doi.org/10.3389/frsc.2020.523698.

Suitability Pre-Assessment of in-Sewer Heat Recovery Sites Combining Energy and Wastewater Perspectives [Electronic resource] / F. Huber, G. Neugebauer, T. Ertl, F. Kretschmer // Energies. – 2020. – № 13. – Accessed mode: https://doi.org/10.3390/en13246680.

Кізєєв М. Д. Використання теплових насосів при реконструкції систем опалення будівель фільтрів станцій водопідготовки / М. Д. Кізєєв, І. В. Чабан // Вісник Одеської державної академії будівництва. – 2015. – № 59. – С. 64-69.

Кожушко О. Д. Утилізація теплової енергії стічних вод та питної води в системах водопостачання і каналізації населених пунктів [Електронний ресурс] / О. Д. Кожушко, М. Д. Кізєєв // Сучасні технології та методи розрахунків у будівництві. – 2017. – № 7. – С. 94-100. – Режим доступу: http://nbuv.gov.ua/UJRN/stmrb_2017_7_16.

Energy recovery from the water cycle: Thermal energy from drinking water [Electronic resource] / van der Hoek, J. P., Mol, S., Giorgi, S, Ahmad, J, I., Liu, G., & Medema, G. // Energy. – 2018. – № 162. – Рр. 977-987. – Accessed mode: https://doi.org/10.1016/j.energy.2018.08.097.

Dürrenmatt D. J. Berechnung des Verlaufs der Abwassertemperatur im Kanalisationsrohr : Master’s Thesis [Electronic resource] / Dürrenmatt D.J. – Eidgenössische Technische Hochschule Zürich, 2006. – Accessed mode: https://www.dora.lib4ri.ch/eawag/islandora/object/eawag:12981.

Dürrenmatt D. Simulation of the wastewater temperature in sewers with TEMPEST [Electronic resource] / Dürrenmatt, D., & Wanner, O. // Water Science & Technology. – 2008. – № 57(11). – Рр. 1809-1815. – Accessed mode: https://doi.org/10.2166/wst.2008.291.

Dürrenmatt D. TEMPEST. Computer Program for the Simulation of the Wastewater Temperature in Sewers. Version 1.02 [Electronic resource] / D. Dürrenmatt, O. Wanner // User Manual. – 2012. – Accessed mode: https://www.eawag.ch/en/department/eng/software/.

Durrenmatt D. A mathematical model to predict the effect of heat recovery on the wastewater temperature in sewers [Electronic resource] / D. Dürrenmatt, O. Wanner // Water Research. – 2014. – № 48. – Рр. 548-558. – Accessed mode: https://doi.org/10.1016/j.watres.2013.10.017.

Ali S. Determining the UK’s potential for heat recovery from wastewater using steady state and dynamic modelling-preliminary results [Electronic resource] / S. Ali, A. Gillich // Proceedings in Energy. – 2018. – № 5. – Рр. 107-121. – Accessed mode: https://openresearch.lsbu.ac.uk/download/

bbc077813a232059703d7f32a847dbf30b1a8c7f92a8da6c1a65437e2ba/787271/Determining%2

the%20UKs%20potential%20for%20heat%20recovery%20from%20wastewater%20using%20steady

%20state%20and%20dynamic%20modelling%20-%20preliminary%20results_%20%2800000002%29.pdf.

Modelling of Thermal Energy Balance in Sewer Systems / J. Hofman, M. Bloemendal, B. Wols, C. Agudelo-Vera, J. Elias Maxil, P. Boderie, M. Nijman, J.P. van der Hoek. – 2014. – Accessed mode: http://resolver.tudelft.nl/uuid:e31f2cc8-a39b-49a2-bd41-c0685bea369d.

Development and performance of a parsimonious model to estimate temperature in sewer networks [Electronic resource] / J.A. Elías-Maxil, J. Hofman, B. Wols, F. Clemens, J.P. van der Hoek, L. Rietveld // Urban Water Journal. – 2017. – № 14. – Pp. 829–838. – Accessed mode: https://doi.org/10.1080/1573062X.2016.1276811.

Sitzenfrei R. Investigating the interactions of decentralized and centralized wastewater heat recovery systems [Electronic resource] / R. Sitzenfrei, S. Hillebrand, W. Rauch // Water Science & Technology. – 2017. – № 75. – Рр. 1243–1250. – Accessed mode: https://doi.org/10.2166/wst.2016.598.

Modelling the viability of heat recovery from combined sewers [Electronic resource] / M. Abdel-Aal, R. Smits, M. Mohamed, K. De Gussem, A. Schellart, S. Tait // Water Science & Technology. – 2014. – № 70(2). – Рр. 297-306. – Accessed mode: https://doi.org/10.2166/wst.2014.218.

Using Long Term Simulations to Understand Heat Transfer Processes during Steady Flow Conditions in Combined Sewers [Electronic resource] / M. Abdel-Aal, S. Tait, M. Mohamed, A. Schellart // Water. – 2021. – № 13(570). – Accessed mode: https://doi.org/10.3390/w13040570.

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-09-15

Як цитувати

Кізєєв, М. ., & Куницький, М. . (2022). Визначення температурного режиму стічних вод у каналізаційних мережах за допомогою програми «Tempest» з метою рекуперації теплової енергії. Технічні науки та технології, (2(28), 146–161. https://doi.org/10.25140/2411-5363-2022-2(28)-146-161

Номер

Розділ

БУДІВНИЦТВО ТА ГЕОДЕЗІЯ