РОЗРАХУНОК РОЗПОДІЛУ ЕЛЕКТРИЧНОЇ ПОТУЖНОСТІ ТА ТЕМПЕРАТУРИ В ЕЛЕКТРИЧНОМУ ТЕПЛОАКУМУЛЮВАЛЬНОМУ ПЕРЕТВОРЮВАЧІ

Анотація

У дослідженні представлено розробку та впровадження тривимірної математичної моделі для розрахунку розподілу активної електричної потужності й температури в електричному теплоакумулювальному перетворювачі (ЕТП). Модель базується на методі вторинних джерел, що дає змогу точно моделювати електромагнітні процеси в неоднорідному середовищі зі складною геометрією та змінними матеріальними властивостями. Запропонований підхід особливо актуальний для автономних систем гарячого водопостачання, де критичним є підвищення енергоефективності, надійності та інтеграція відновлюваних джерел енергії.

Електричний теплоакумулювальний перетворювач накопичує теплову енергію у нічні (позапікові) години, коли тарифи на електроенергію є низькими, і віддає її у періоди пікового навантаження. Такий режим роботи суттєво знижує експлуатаційні витрати, підвищує енергетичну автономність і зменшує навантаження на електричні мережі. Компактна, надійна конструкція ЕТП, сумісна зі стандартними трифазними мережами, дозволяє легко інтегрувати його як у нові, так і в існуючі системи, зокрема сонячні теплові комплекси, міні-котельні та гібридні установки.

Чисельний метод реалізований шляхом дискретизації об’єму перетворювача на елементарні геометричні підобласті із припущенням лінійного розподілу температури в кожній з них. Інтегральні рівняння Фредгольма другого роду, отримані за допомогою методу вторинних джерел, розв’язано чисельно для моделювання електромагнітного поля та розрахунку миттєвої густини потужності. Результати підтвердили доцільність і точність запропонованої моделі для інженерних застосувань.

Отже, отримані висновки підтримують ефективність електричних теплоакумулювальних перетворювачів як енергоощадних компонентів децентралізованих систем теплопостачання та демонструють практичну цінність сучасних обчислювальних методів–особливо методу вторинних джерел–для аналізу й оптимізації таких систем.

Ключові слова: електричний теплоакумулювальний перетворювач, енергоефективність, метод вторинних джерел, системи гарячого водопостачання, моделювання електромагнітних полів, теплове акумулювання, чисельне моделювання.