The object of research, development or design (in Russian) : На данном этапе Проекта объектом исследования является математическое моделирование грунтового скважинного теплообменника с различными геометрическими конфигурациями, сборка солнечного грунтового теплового насоса и предварительные тестирования.

The object of research, development or design (in Kazakh) : Жобаның осы кезеңінде зерттеу нысаны әртүрлі геометриялық конфигурациялары бар жерасты ұңғымалы жылу алмастырғышын математикалық модельдеу, күн жерасты жылу сорғысын құрастыру және алдын ала сынақтар жасау болып табылады.

Aim of work (in Russian) : На данном этапе целью является сборка прототипа солнечного грунтового теплового насоса и проведение предварительных тестовых измерений.

Aim of work (in Kazakh) : Бұл кезеңде күн жерасты жылу сорғысының прототибін құрастыру және алдын ала сынақ өлшемдерін жүргізу Жобаның мақсаты болып табылады.

Методы исследования (на русском) : Математические и численные расчеты, экспериментальные измерения, обработка и анализ данных.

Методы исследования (на казахском) : Математикалық және сандық есептеулер, эксперименттік өлшемдер, мәліметтерді өңдеу және талдау.

Obtained results and novelty (in Russian) : Конечный результат за 2021 год: компьютерный алгоритм расчета тепловой продуктивности грунтового теплообменника с различными геометрическими конфигурациями, экспериментальный прототип солнечного грунтового теплового насоса, алгоритм автоматизации, управления и системы сбора данных. Новизной на данном этапе проекта с научной точки зрения является проведение численных расчетов тепловой продуктивности грунтового скважинного теплообменника с применением методов вычислительной гидродинамики и тепломассопереноса. Численные расчеты основаны на алгоритме учитывающий течение жидкости в U-образной трубке, теплоперенос в пористой среде и сложный теплообмен на стенках трубки. С практической точки зрения новизной является предложенная конфигурация и прототип солнечного грунтового теплового насоса, который будет применен в условиях Казахстана (метеоусловия, тарифы на энергоносители и др.).

Obtained results and novelty (in Kazakh) : 2021 жылға арналған түпкілікті нәтиже: әртүрлі геометриялық конфигурациялары бар жерасты жылу алмастырғыштың жылу өнімділігін есептеудің компьютерлік алгоритмі, күн жерасты жылу сорғысының тәжірибелік үлгісі, автоматтандыру, басқару және мәліметтерді жинау жүйесінің алгоритмі. Ғылыми тұрғыдан жобаның осы кезеңіндегі жаңалығы – есептеу сұйықтығының динамикасы мен жылу және масса алмасу әдістерін пайдалана отырып, жерасты ұңғымалы жылу алмастырғышының жылу өнімділігін сандық есептеулер. Сандық есептеулер U-тәрізді түтіктегі сұйықтық ағынын, кеуекті ортадағы жылу алмасуды және түтік қабырғаларындағы күрделі жылу алмасуды ескеретін алгоритмге негізделген. Тәжірибелік тұрғыдан алғанда, жаңалық Қазақстанда (ауа-райы, энергия тарифтері және т.б.) қолданылатын күн жерасты жылу сорғысының конфигурациясы мен прототибі болып табылады.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : Солнечный грунтовой тепловой насос: Солнечные тепловые коллекторы общей площадью 20 м2, бак аккумулятор тепла – 300 л, буферная емкость – 300 л, грунтовый скважинный теплообменник – один U-образный 50 м глубины и двойной U-образный 50 м глубины со средней тепловой мощностью 2,7 кВт, тепловой насос «Рассол-Вода» («Вода-Вода») 5-6 кВт тепловой мощности. Используемые рабочие жидкости: теплоноситель – этиленгликоль, хладагент – R134a, не токсичные и разрешены на территории РК. Экологически чистый источник тепловой энергии. Технико-экономические показатели на сегодняшний день не могут конкурировать с существующими системами газового и твердотопливного отопления. По операционным затратам тепловой насос стоит на третьем месте после угольного и газового отопления. Тепловой насос намного выгоден по сравнению с электрическим отоплением, сжиженным газом и дизельным отоплением. По изначальной цене тепловой насос пока не может конкурировать с существующими газовыми, твердотопливными и электрическими котлами. РК имеет планы по переходу к чистым источникам теплоснабжения, поэтому в ближайшем будущем с удешевлением теплового насоса и изменением тарифной политики предлагаемая система имеет большой потенциал. Более детальные технико-экономические показатели будут представлены в 2022 году согласно календарному плану.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Күн жер асты жылу сорғысы: күн жылу коллекторлары жалпы ауданы 20 м2, жылуды сақтау багі – 300 л, буферлік сыйымдылығы – 300 л, жер асты ұңғымалық жылу алмастырғыш – бір U-тәрізді 50 м тереңдігі және қос U-тәрізді 50 м тереңдігі орташа жылу қуаты 2,7 кВт, жылу сорғысы "Тұздық-Су" ("Су-Су") 5-6 кВт жылу қуаты. Пайдаланылатын қолданыстағы сұйықтықтары: жылу тасымалдағыш – этиленгликоль, хладагент – R134a, уытты емес және ҚР аумағында рұқсат етілген. Экологиялық таза жылу көзі. Қазіргі кездегі техникалық-экономикалық көрсеткіштерге сәйкес қолданыстағы газды және қатты отынды жылыту жүйелерімен бәсекелесе алмайды. Операциялық шығындар бойынша жылу сорғысы көмір мен газбен жылытудан кейін үшінші орынды алады. Жылу сорғысы электрлік жылытуға, сұйытылған газға және дизельді жылытуға қарағанда әлдеқайда тиімді болып табылады. Бастапқы баға бойынша жылу сорғысы қолданыстағы газ, қатты отын және электр қазандықтарымен бәсекелесе алмайды. ҚР жылумен жабдықтаудың таза көздеріне көшу бойынша жоспарлары бар, сондықтан жақын арада жылу сорғысының арзандауы және тарифтік саясаттың өзгеруімен ұсынылып отырған жүйенің әлеуеті зор. Толығырақ техникалық-экономикалық көрсеткіштері күнтізбелік жоспарға сәйкес 2022 жылы ұсынылатын болады.

Level of implementation (in Russian) : Предлагаемый в проекте прототип солнечного грунтового теплового насоса установлен на базе Филиала Республиканского исламского религиозного объединения «Духовное управление мусульман Казахстана» мечеть «Көксай» по адресу Алматинская область, Карасайский район, с. Коксай, ул. Арай, 50/1. В рамках проекта будет проведено тестирование системы. Солнечный грунтовой тепловой насос предназначен для отопления помещения и горячего водоснабжения. Разработанные в рамках проекта алгоритмы расчета эффективности, экспериментальный прототип и опыт работы могут быть использованы для дальнейшей коммерциализации. Коммерциализация может заключаться в продаже услуг по математическому моделированию и проектированию тепловых систем, подбор и продажа установки и комплектующих, монтаж и сервисное обслуживание.

Level of implementation (in Kazakh) : Жобада ұсынылатын күн жерасты жылу сорғысының прототибі Алматы облысы, Қарасай ауданы, Көксай ауылы, Арай көшесі, 50/1 мекенжайындағы "Қазақстан мұсылмандары діни басқармасы" республикалық ислами діни бірлестігі "Көксай" мешіті филиалының базасында орнатылған. Жоба аясында жүйені тестілеу жүргізіледі. Күн жерасты жылу сорғысы бөлмені жылытуға және ыстық сумен жабдықтауға арналған. Жоба шеңберінде әзірленген тиімділікті есептеу алгоритмдері, эксперименттік прототип және жұмыс тәжірибесі одан әрі коммерцияландыру үшін пайдаланылуы мүмкін. Коммерцияландыру жылу жүйелерін математикалық модельдеу және жылу жүйелерін жобалау, қондырғылар мен компоненттерді таңдау және сату, монтаждау және сервистік қызмет көрсету қызметтерін сатудан тұруы мүмкін.

Efficiency (in Russian) : Согласно расчетным данным, среднегодовая энергоэффективность системы в случае Нур-Султана составляет 82 %, для Алматы - 76 %. Среднемесячный показатель COP грунтового теплового насоса для отопления помещения в течение 1 года эксплуатации варьируется в диапазоне 2,96–3,23 для Нур-Султана и 2,87–3,25 для Алматы.

Efficiency (in Kazakh) : Есептелген мәліметтерге сәйкес, жүйенің орташа жылдық энергия тиімділігі Нұр-Сұлтан қаласы бойынша 82%, Алматы қаласы бойынша 76% құрайды. 1 жыл жұмыс істеген кезде үй-жайды жылытуға арналған жерасты жылу сорғысының орташа айлық COP орташа мәні Нұр-Сұлтан үшін 2,96–3,23 және Алматы үшін 2,87–3,25 диапазонында өзгереді.

Field of application (in Russian) : Солнечный грунтовой тепловой насос может быть применен для теплоснабжения жилых и коммерческих зданий любых масштабов.

Field of application (in Kazakh) : Күн жерасты жылу сорғысын барлық масштабтағы тұрғын үйлер мен коммерциялық ғимараттарды жылыту үшін пайдалануға болады.