vdgtuВестник Дагестанского государственного технического университета. Технические наукиHerald of Dagestan State Technical University. Technical Sciences2073-61852542-095XDaghestan State Technical University10.21822/2073-6185-2026-53-2-6-13vdgtu-2087Research ArticleЭНЕРГЕТИКА И ЭЛЕКТРОТЕХНИКАENERGY AND ELECTRICAL ENGINEERINGИсследование энергетических характеристик системы холодоснабжения с абсорбционной бромистолитиевой холодильной машиной, использующей геотермальное теплоEnergy Performance study of a Cooling supply system with an Lithium bromide absorption chillers using Geothermal heathttps://orcid.org/0009-0004-7978-2013ЗайцевИ. А.ZaitsevI. A.

Зайцев Иван Александрович, аспирант, образовательный центр «Энергоэффективные инженерные системы»

197101, г. Санкт -Петербург, Кронверкский проспект, 49

Ivan A. Zaitsev, Postgraduate Student, Educational center "Energy efficient engineering systems"

49 Kronverksky Ave., St. Petersburg 197101

astremskiy81@inbox.ruНациональный исследовательский университет ИТМОРоссияNational Research University ITMORussian Federation202610082026532613Copyright © Зайцев И.А., 20262026Зайцев И.А.Zaitsev I.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.dgtu.ru/jour/article/view/2087

Цель. Целью исследования является определение граничных условий эффективной эксплуатации абсорбционной бромистолитиевой холодильной машины, работающей на геотермальной воде.Метод. Исследование основано на методах термодинамического анализа.Результат. Предложена математическая модель, описывающая тепло- и массообмен в основных узлах: генераторе, абсорбере, испарителе и конденсаторе. Расчеты выполнены для интервала температур геотермального источника 70–110°C при фиксированных параметрах охлаждающего контура. Установлено, что повышение температуры теплоносителя с 70 до 110°C увеличивает тепловой коэффициент с 0,52 до 0,81. Выявлена критическая зона ниже 75°C, где эффективность резко падает из-за слабой дегазации раствора. Определены оптимальные гидравлические режимы, максимизирующие холодопроизводительность. Показано, что рекуперация тепла в теплообменнике растворов повышает тепловой коэффициент на 40–45%.Вывод. Результаты могут быть применены при проектировании автономных систем кондиционирования с геотермальным подводом тепла.

Objective. The aim of the study is to determine the boundary conditions for the efficient operation of a lithium bromide absorption refrigeration machine operating on geothermal water.Method. The study is based on thermodynamic analysis methods.Result. A mathematical model based on mass and energy conservation laws for the generator, condenser, evaporator, absorber, and solution heat exchanger is developed. The simulation covers geothermal water inlet temperatures from 70 to 110°C, with constant cooling water and chilled water parameters. The study investigates the impact of the heat source temperature on the generator load, cooling capacity, and the coefficient of performance (COP). The results indicate that raising the driving temperature from 70 to 110°C improves the COP from 0.52 to 0.81. A sharp decline in performance is observed below 75°C due to poor vapor generation conditions. Optimal flow rate ratios between the geothermal fluid and the chilled water are identified to maximize cooling output. Incorporating a solution heat exchanger enhances the COP by 40-45% compared to a basic cycle.Conclusion. The findings provide practical guidance for designing efficient geothermal cooling systems and selecting appropriate operational strategies.

геотермальная энергияабсорбционная бромистолитиевая холодильная машинаэнергетические характеристикитепловой коэффициенттермодинамический анализнизкопотенциальное теплохолодоснабжениеgeothermal energyabsorption lithium-bromide chillerenergy performancecoefficient of performancethermodynamic analysislow-potential heatcooling supplyReferencesЭль-Хадж Ассад М. Геотермальные абсорбционные системы охлаждения: перспективы на 2025 год / М. Эль-Хадж Ассад, М. Садегзаде, М.Х. Ахмади, Р. Кумар // Обзоры возобновляемой и устойчивой энергетики. – 2025. – Т.189. – С. 113912.El Haj Assad M. Geothermal absorption cooling systems: a 2025 perspective / M. El Haj Assad, M. Sadeghzadeh, M.H. Ahmadi, R. Kumar. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2025;189:113912.Лунд Дж.В. Прямое использование геотермальной энергии: глобальный обзор 2025 года / Дж.В. Лунд, А.Н. Тот // Геотермика. – 2026. – Т.115. – С. 102–121.Lund J.W. Direct utilization of geothermal energy 2025 worldwide review / J.W. Lund, A.N. Toth. Geothermics. 2026; 115:102–121.Эвелой В. Устойчивые системы централизованного охлаждения: состояние, проблемы и будущие возможности / В. Эвелой, Д.С. Аю // Журнал экологически чистого производства. – 2023. – Том. 389. – С. 135983.Eveloy V. Sustainable district cooling systems: status, challenges, and future opportunities / V. Eveloy, D.S. Ayou. Journal of Cleaner Production. 2023;389:135983.Ахунди М. Сравнение двух новых геотермальных систем охлаждения на основе 4E-оценок / М. Ахунди, М. Дейми-Даштебаяз, М. Асади, Э. Амири Рад // Чистые технологии и экологическая политика. – 2024. – Т.26. – С. 1-18.Akhoundi M. Comparison of two novel geothermal-powered cooling systems based on 4E evaluations / M. Akhoundi, M. Deymi-Dashtebayaz, M. Asadi, E. Amiri Rad. Clean Technologies and Environmental Policy. 2024; 26:1-18.Альробаян А.А. Энергетический, эксергетический, экономический и экологический (4E) анализ многогенерационной системы, состоящей из цикла Брайтона с солнечной поддержкой, цикла Калина и абсорбционного чиллера //Прикладная теплотехника. – 2022. – Т.204. – С. 117988.Alrobaian A.A. Energy, exergy, economy, and environmental (4E) analysis of a multi-generation system composed of solar-assisted Brayton cycle, Kalina cycle, and absorption chiller. Applied Thermal Engineering. 2022; 204: 117988.Асади М. Сравнение рентабельности производства электроэнергии из отработанного тепла двигателями внутреннего сгорания: эксергоэкономический анализ / М. Асади, М. Дейми-Даштебаяз, Э. Амири Рад // Прикладная теплотехника. – 2022. – Т. 211. – С. 118443.Asadi M. Comparing the profitability of waste heat electricity generation of internal combustion engines: An exergoeconomic analysis / M. Asadi, M. Deymi-Dashtebayaz, E. Amiri Rad. Applied Thermal Engineering. 2022; 211:118443.Чалышкан Х. Расширенный, усовершенствованный и комбинированный эксергетический анализ новой геотермальной системы комбинированного охлаждения, отопления и электроснабжения / Х. Чалышкан, Э. Ачиккалп, Х. Ростамнеджад Таклех, В. Заре // Возобновляемая энергия. – 2023. – Т. 206. – С. 125-134.Caliskan H. Advanced, extended and combined extended-advanced exergy analyses of a novel geothermal powered combined cooling, heating and power system / H. Caliskan, E. Açıkkalp, H. Rostamnejad Takleh, V. Zare. Renewable Energy. 2023; 206:125-134.Никбахти Р. Абсорбционные системы охлаждения – Обзор различных методов повышения энергоэффективности / Р. Никбахти, Х. Ван, А.К. Хуссейн, А. Иранманеш // Alexandria Engineering Journal. – 2022. – Т.61, № 2. – С. 1567-1592.Nikbakhti R. Absorption cooling systems – Review of various techniques for energy performance enhancement / R. Nikbakhti, X. Wang, A.K. Hussein, A. Iranmanesh. Alexandria Engineering Journal. 2022; 61( 2):1567-1592.Кини П.Г. Повышение производительности одноступенчатого абсорбционного чиллера LiBr-H₂O с использованием усовершенствованных конфигураций цикла / П.Г. Кини, С. Кумар, Н. Шарма // Energy Reports. – 2022. – Т. 8. – С. 1325-1335.Kini P.G. Performance enhancement of single stage LiBr-H₂O absorption chiller using advanced cycle configurations / P.G. Kini, S. Kumar, N. Sharma. Energy Reports. 2022; 8:1325-1335.Матак Н. Интеграция мусоросжигательных заводов в системы централизованного теплоснабжения и охлаждения в условиях меняющихся энергетических рынков / Н. Матак, Т. Новосел, Г. Краячич // Energy. – 2022. – Т.239. – С. 122–136.Matak N. Integration of waste-to-energy plant in district heating and cooling systems under changing energy markets / N. Matak, T. Novosel, G. Krajačić. Energy. 2022; 239: 122–136.Доминкович Д.Ф. Обзор технологий и применений централизованного охлаждения: обновление 2022 года /Д.Ф. Доминкович, К.А. Казагич, Т.Пукшец //Энергетика. – 2022. – Том 252. – С. 124–139.Dominković D.F. A review of district cooling technology and applications: 2022 update / D.F. Dominković, K.A. Kazagić, T. Pukšec. Energy. 2022; 252:124–139.Азариян Х. Оценка высокоэффективной геотермальной многогенерационной системы для производства электроэнергии, охлаждения и водорода / Х. Азариян, М. Важди, Х. Ростамнеджад Таклех // Преобразование и управление энергией. – 2022. – Т. 268. – С. 116012.Azariyan H. Assessment of a high-performance geothermal-based multigeneration system for production of power, cooling, and hydrogen / H. Azariyan, M. Vajdi, H. Rostamnejad Takleh. Energy Conversion and Management. 2022; 268:116012.Чаглаян Х. Расширенный эксергетический анализ и оптимизация когенерационной системы для керамической промышленности / Х. Чаглаян, Х. Чалышкан // Обзоры возобновляемой и устойчивой энергетики. – 2022. – Том 155. – С. 111928.Caglayan H. Advanced exergy analyses and optimization of a cogeneration system for ceramic industry / H. Caglayan, H. Caliskan. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2022; 155: 111928.Чен П. Традиционный и усовершенствованный эксергетический анализ абсорбционно-эжекторного холодильного цикла с воздушным охлаждением и минеральной мазутной парой R290 / П. Чен, Г. Хе, Ю. Гао // Преобразование и управление энергией. – 2022. – Т. 252. – С. 115112.Chen P. Conventional and advanced exergy analysis of an air-cooled type of absorption-ejection refrigeration cycle with R290-mineral oil as the working pair / P. Chen, G. He, Y. Gao. Energy Conversion and Management. 2022; 252:15112.Амбриз-Диас В.М. Усовершенствованный эксергетический и эксергоэкономический анализ полигенерационной установки, работающей в геотермальном каскаде / В.М. Амбриз-Диас, К. Рубио-Майя, Э. Руис-Касанова // Преобразование и управление энергией. – 2022. – Т.267. – С. 115894.Ambriz-Díaz V.M. Advanced exergy and exergoeconomic analysis for a polygeneration plant operating in geothermal cascade /V.M. Ambriz-Díaz, C. Rubio-Maya, E. Ruiz-Casanova. Energy Conversion and Management. 2022; 267:115894.Аль-Хамед К.Х.М. Исследование интегрированной системы концентрированной солнечной и геотермальной энергии с комбинированным эжекторно-абсорбционным холодильным циклом для небольшого населенного пункта / К.Х.М. Аль-Хамед, И. Динсер // Международный журнал холодильной техники. – 2022. – Т.136. – С. 112-125.Al-Hamed K.H.M. Investigation of a concentrated solar-geothermal integrated system with a combined ejector-absorption refrigeration cycle for a small community / K.H.M. Al-Hamed, I. Dincer. International Journal of Refrigeration. 2022; 136: 112-125.Ахмади Боягчи Ф. Эксергоэкономический анализ и оптимизация солнечной двухиспарительной парокомпрессионно-абсорбционной каскадной холодильной системы с использованием наножидкости вода/CuO / Ф. Ахмади Боягчи, М. Махмуднежад, В. Сабети // Журнал экологически чистого производства. – 2022. – Том 330. – С. 129876.Ahmadi Boyaghchi F. Exergoeconomic analysis and optimization of a solar driven dual-evaporator vapor compression-absorption cascade refrigeration system using water/CuO nanofluid / F. Ahmadi Boyaghchi, M. Mahmoodnezhad, V. Sabeti. Journal of Cleaner Production. 2022; 330:129876.Ассад М.Е.Х. Охлаждение помещений с использованием геотермального одноступенчатого абсорбционного чиллера вода/бромид лития / М.Е.Х. Ассад, М. Садегзаде, М.Х. Ахмади // Энергетическая наука и инженерия. – 2022. – Т. 10, № 8. – С. 2745-2760.Assad M.E.H. Space cooling using geothermal single-effect water/lithium bromide absorption chiller / M.E.H. Assad, M. Sadeghzadeh, M.H. Ahmadi. Energy Science & Engineering. 2022;10(8): 2745-2760.Бальбоа-Фернандес М. Системы централизованного теплоснабжения и охлаждения в Испании: обновление 2023 года / М. Бальбоа-Фернандес, Дж.А. Карта, Р. Кабрера // Энергетические отчеты. – 2023. – Т. 9. – С. 1245-1258.Balboa-Fernández M. District heating and cooling systems in Spain: 2023 update / M. Balboa-Fernández, J.A. Carta, R. Cabrera. Energy Reports. 2023; 9:1245-1258.Справочник по централизованному охлаждению 2025. Брюссель: Euroheat & Power, 2025. – 182 с.District Cooling Handbook 2025. – Brussels: Euroheat & Power, 2025;182.Справочник ASHRAE – Применение систем ОВК. – Атланта: ASHRAE, 2024. – 1150 с.ASHRAE Handbook – HVAC Applications. – Atlanta: ASHRAE, 2024; 1150.Горуз И. Сравнение растворов аммиака в воде и воды с бромидом лития в пароабсорбционных холодильных системах: современная перспектива / И. Горуз, М. Килич // Международные сообщения по тепло- и массопереносу. – 2023. – Т. 142. – С. 106632.Horuz I. A comparison between ammonia-water and water-lithium bromide solutions in vapor absorption refrigeration systems: modern perspective / I. Horuz, M. Kilic. International Communications in Heat and Mass Transfer. 2023;142: 106632.Динсер И. Геотермальные энергетические системы для охлаждения: обзор 2024 года / И. Динсер, Х. Аль-Хамед // Энергетика. – 2024. – Т. 298. – С. 131234.Dincer I. Geothermal energy systems for cooling: 2024 review /I. Dincer, H. Al-Hamed. Energy. 2024; 298:131234.Ван С. Передовые абсорбционные технологии охлаждения: обзор 2025 года / С. Ван, Р. Никбахти, А.К. Хусс. Alexandria Engineering Journal. 2025; 9:45-67.Wang X. Advanced absorption cooling technologies: a 2025 review /X. Wang, R. Nikbakhti, A.K. Hussein. Alexandria Engineering Journal. 2025; 9:45-67.Заре В. Термоэкономическая оптимизация геотермальных абсорбционных чиллеров / В. Заре, Х. Ростамнеджад Таклех // Преобразование и управление энергией. – 2024. – Т.301. – С. 118045.Zare V. Thermoeconomic optimization of geothermal absorption chillers /V. Zare, H. Rostamnejad Takleh. Energy Conversion and Management. 2024;301:118045.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.