Емпіричний аналіз енергоефективності технології обігріву приміщення на базі електричного котла, що працює за зонним тарифом, та теплового акумулятора
DOI:
https://doi.org/10.26642/ten-2026-1(97)-372-381Ключові слова:
електрокотел, ТЕН, тепловий акумулятор, втрати теплової енергії, коефіцієнт корисної дії, енергоефективністьАнотація
У статті обґрунтовано доцільність застосування електричних котлів у парі з тепловими акумуляторами для оптимізації споживання електроенергії за зонним тарифом, а також необхідність врахування конструктивних та ізоляційних параметрів при проєктуванні систем. Розглянуто концепцію використання блок-ТЕНів, змонтованих безпосередньо у патрубки теплового акумулятора, порівняно з традиційним електричним котлом, а також визначено ефективність системи генерації та накопичення теплової енергії під час дії нічного тарифу. Необхідність досліджень в цьому напрямі пояснюється сучасними викликами енергетичної безпеки, зростанням вартості енергоносіїв та необхідністю пошуку економічно доцільних рішень для забезпечення комфортних умов в опалюваних приміщеннях. У статті розглянуто техніко економічні показники, конструктивні особливості теплових акумуляторів, теплоізоляційні матеріали, алгоритми роботи та системи обв’язки. Експериментально досліджено стабільність роботи блок-ТЕНів у патрубку теплового акумулятора; виміряно ефективність роботи електричного котла 6 kW при високій температурі теплоносія; виконано оцінку втрат теплової енергії через ізоляцію акумулятора. Результати показали, що використання блок-ТЕНів у патрубку може призводити до тактування та зниження ефективності більш ніж на 50 %, тоді як сучасні електричні котли забезпечують стабільну роботу завдяки вбудованим насосам та системам регулювання.
Посилання
Derii, V.O., Nechaieva, T.P. and Zgurovets, O.V. (2024), «Technological possibilities of increasing the resilience of the power and district heating systems of Ukraine», Energy Technologies & Resource Saving, Vol. 4, doi: 10.33070/etars.4.2024.01.
Hu, B., Wang, S., Zhang, X. et al. (2019), «Power grid peak shaving strategies based on electric vehicles and thermal storage electric boilers», IOP Conference. Series. Earth and Environmental Science, doi: 10.1088/1755-1315/227/3/032026.
Powell, K.M. and Edgar, Т.F. (2012), «Modeling and control of a solar thermal power plant with thermal energy storage», Chemical Engineering Science, Vol. 71, doi: 10.1016/j.ces.2011.12.009.
Rodriguez, E. (2026), «Electrified Heat Systems and Smart Grid Integration for Decarbonizing Refinery Utilities»
Cole, W.J., Edgar, T.F. and Novoselac, A. (2012), «Use of model predictive control to enhance the flexibility of thermal energy storage cooling systems», Proceedings of the American Control Conference (ACC), doi: 10.1109/ACC.2012.6314689.
Powell, K. M. and Edgar, T.F. (2013), «An adaptive-grid model for dynamic simulation of thermocline thermal energy storage systems», Energy Conversion and Management, Vol. 76, doi: 10.1016/j.enconman.2013.08.043.
Heinekamp, V.M., Krutzsch, J., Sick, S. et al. (2021), «Generalized Additive Modeling of Building Inertia Thermal Energy Storage for Integration Into Smart Grid Control», IEEE Access, Vol. 9, doi: 10.1109/ACCESS.2021.3078802.
Cole, W.J., Powell, K.M. and Edgar, Т.F. (2012), «Optimization and advanced control of thermal energy storage systems», July Reviews in Chemical Engineering, Vol. 28, doi: 10.1515/revce-2011-0018.
Zhang, Y., Johansson, P. and Sasic Kalagasidis, A. (2021), «Techno-economic assessment of thermal energy storage technologies for demand-side management in low-temperature individual heating systems», Energy, Vol. 236, doi: 10.1016/j.energy.2021.121496.
Kwasi-Effaha, C.C. and Okpako, O. (2025), «Comprehensive review of emerging trends in thermal energy storage mechanisms, materials and applications», Front. Energy Res. Vol. 13, doi: 10.3389/fenrg.2025.1651471.
Long, L. and Ye, H. (2016), «The roles of thermal insulation and heat storage in the energy performance of the wall materials: a simulation study», Sci Rep, Vol. 6, doi: 10.1038/srep24181.
Zhang, X., Feng, J., Liang, G. et al. (2024), «Bi-Level Optimal Configuration of Electric Thermal Storage Boilers in Thermal–Electrical Integrated Energy System», Electronics, Vol. 13, doi: 10.3390/electronics13173567.
Sinha, R., Bak-Jensen, B., Pillai, J.R. and Zareipo, H. (2020), «Flexibility from Electric Boiler and Thermal Storage for Multi Energy System Interaction», Energies, Vol. 13(1), doi: 10.3390/en13010098.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 Олександр Віталійович Покляченко, Андрій Геннадійович Ткачук, Анна Анатоліївна Гуменюк, Олександр Костянтинович Хім’як
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Автор, який подає матеріали до друку, зберігає за собою всі авторські права та надає відповідному виданню право першої публікації, дозволяючи розповсюджувати даний матеріал із зазначенням авторства та джерела первинної публікації, а також погоджується на розміщення її електронної версії на сайті Національної бібліотеки ім. В.І. Вернадського.
