Анализ энергетической эффективности систем утилизации теплоты вытяжного воздуха активного типа тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.04.03, кандидат наук Муравейников Сергей Сергеевич

• Муравейников Сергей Сергеевич
• кандидат наук
• 2020

Оглавление диссертации кандидат наук Муравейников Сергей Сергеевич

Реферат

Synopsis

Введение

ГЛАВА 1. Способы повышения энергоэффективности систем вентиляции

и кондиционирования

1. 1 Влияние систем жизнеобеспечения на мировое энергопотребление

1.2 Способы и устройства пассивной утилизации теплоты вытяжного воздуха

1.3 Способы снижения энергопотребления при охлаждении воздуха

1.4 Активные теплоутилизаторы на базе термодинамических циклов

ГЛАВА 2. Технико-экономический анализ режимов работы теплоутилизаторов в среднегодовом и долгосрочном выражении

2.1. Критерии оценки эффективности применения пассивных теплоутилизаторов

2.2. Методики расчета среднегодовых показателей пассивных теплоутилизаторов

2.3. Оценка применимости критериев эффективности тепловых насосов для активных теплоутилизаторов

2.4. Методика оценки среднегодовой эффективности активных теплоутилизаторов

2.4.1. Расчет среднегодовых показателей при упрощенных условиях

2.4.2. Факторы, влияющие на среднегодовые показатели активного теплоутилизатора

2.4.3. Обоснование методики расчета с учетом реальных факторов

2.4.4. Расчет среднегодовой производительности активного теплоутилизатора

2.4.5. Расчет среднегодового энергопотребления активного теплоутилизатора

2.5. Обобщение критериев энергетической эффективности

2.6. Обобщение критериев экономической эффективности

2.7. Методика испытаний активных теплоутилизаторов

ГЛАВА 3. Активный теплоутилизатор с комбинированным

теплообменным аппаратом приточной линии

3.1. Обоснование выбранной конструкции активного теплоутилизатора с

комбинированным теплообменным аппаратом приточной линии

3.2. Особенности регулирования и учета среднегодовых показателей при использовании комбинированного теплообменного аппарата приточной

линии

3.3. Рекомендации по выбору исходных данных для расчета и подбора

компонентов активных утилизаторов

ГЛАВА 4. Экспериментальные исследования активного теплоутилизатора

4.1. Конструкция экспериментального стенда

4.2. Определение номинальных характеристик активного теплоутилизатора

4.3. Определение эмпирических коэффициентов

4.4. Верификация расчетной методики

Заключение

Список сокращений и условных обозначений

Список литературы

Список иллюстративного материала

Приложение А

Приложение Б

Приложение В

Приложение Г

Тексты основных публикаций

Реферат

Общая характеристика диссертации

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Анализ энергетической эффективности систем утилизации теплоты вытяжного воздуха активного типа»

Актуальность работы

Возрастающие требования к качеству жизни устанавливают все более высокие стандарты характеристик вентиляционных систем, используемых в современном строительстве. Эти характеристики влияют не только на комфорт людей, но и на их здоровье. Многими исследованиями доказаны зависимости между количеством подаваемого свежего воздуха и количеством случаев заболевания так называемыми «болезнями, связанными с работой в здании». Отмечается рост уровня производительности труда сотрудников при повышении качества внутренней среды в помещении. Таким образом, улучшение здоровья, комфорта и безопасности людей в зданиях имеет потенциал для экономических и социальных выгод за счет повышенной производительности труда, снижения заболеваемости и расходов на медицинское обслуживание.

Является целесообразным и экономически обоснованным использование все более совершенных систем вентиляции, как в строящихся зданиях, так и при модернизации существующих. Однако это приводит к повышению капитальных и эксплуатационных затрат, обусловленных необходимостью обработки большего количества наружного воздуха и поддержания большено количества его характеристик на притоке и внутри помещения. На сегодняшний день представлено большое разнообразие технических решений области снижения эксплуатационных затрат, основанных как на технологии пассивной теплоутилизации, так и на термодинамических циклах, а также на различных комбинациях этих методов.

Обоснованный выбор из всего многообразия технических решений возможен только при введении прозрачных критериев энергетической и экономической эффективности, применимых для различных типов теплоутилизаторов в составе систем вентиляции и кондиционирования. Разработка новых подходов к анализу показателей долгосрочной эксплуатации, позволяющих на ранних этапах проектной деятельности прогнозировать экономический и экологический эффект внедрения конкретных устройств в заданных условиях эксплуатации систем вентиляции и кондиционирования, является актуальной задачей.

Цель работы

Целью работы является разработка энергоэффективных в среднегодовом выражении решений устройств утилизации теплоты вытяжного воздуха в системах вентиляции и кондиционирования с учетом динамики климатических и внутренних характеристик эксплуатации.

Задачи работы

1. Анализ научно-технической и нормативной документации в области повышения энергоэффективности систем вентиляции и кондиционирования.

2. Разработка методики расчета среднегодовых энергетических и экономических показателей эксплуатации систем теплоутилизации.

3. Обоснование критериев возобновляемости и эксплуатационной эффективности на основе разработанной расчетной методики и экспериментальных исследований.

4. Верификация методов теплофизических расчетов по результатам физических экспериментов.

5. Разработка методики испытаний активных и пассивных теплоутилизаторов и обоснование эмпирических коэффициентов для расчета среднегодовых эксплуатационных характеристик оборудования.

6. Совершенствование систем утилизации теплоты вытяжного воздуха на основе разработки новых схемных решений.

Научная новизна работы

Разработана методика оценки энергетической эффективности систем утилизации теплоты вытяжного воздуха на основе многофакторного анализа влияния динамики климатических и внутренних факторов в среднеинтегральном годовом выражении.

Методология и методы исследования

Для решения поставленных задач были использованы теоретические и экспериментальные методы исследования; математическое моделирование на базе фундаментальных и эмпирических зависимостей и соотношений; верификация расчётно-теоретических и экспериментальных результатов; технико-экономический анализ с определением основных режимных параметров систем утилизации теплоты вытяжного воздуха.

Научная новизна работы

Разработана методика оценки энергетической эффективности систем утилизации теплоты вытяжного воздуха на основе многофакторного анализа влияния динамики климатических и внутренних факторов в среднеинтегральном годовом выражении.

Теоретическая и практическая значимость работы

В рамках настоящей работы рассмотрены способы повышения энергоэффективности систем вентиляции и кондиционирования, предложена методика расчета энергетических и экономических показателей долгосрочной эксплуатации систем теплоутилизации с учетом реальной динамики климатических и внутренних факторов, применимая для утилизаторов пассивного и активного типа, продемонстрирована возможность использования данных показателей в качестве критериев оптимизации при разработке нового оборудования, предложена методика испытаний устройств активной и пассивной утилизации, проведены экспериментальные исследования вновь разработанного оборудования.

Методика расчета энергетических и экономических показателей долгосрочной эксплуатации систем теплоутилизации с учетом реальной динамики климатических и внутренних факторов позволяет обосновать энергоэффективные решения утилизации теплоты вытяжного воздуха для конкретных условий эксплуатации с учетом климатических и внутренних факторов оснащаемого объекта, может быть применена при разработке нового оборудования, выборе конкурирующих решений в проектной деятельности, доступна для внедрения в программные продукты производителей и поставщиков вентиляционного оборудования.

Положения выносимые на защиту

1. Методика расчета среднегодовых показателей энергопотребления и энергоэффективной систем утилизации теплоты вытяжного воздуха с учетом условий эксплуатации и статистических метеорологических данных.

2. Методика испытаний активных утилизаторов теплоты вытяжного воздуха для оценки перспективы эксплуатации устройства на реальном объекте в заданных условиях функционирования.

3. Критерии для комплексного сравнения утилизаторов теплоты активного и пассивного типа.

4. Критерии оптимизации для выбора исходных данных при разработке систем активной утилизации теплоты с учетом особенностей предполагаемого региона эксплуатации.

5. Схемное решение активного утилизатора теплоты вытяжного воздуха с комбинированным теплообменным аппаратом приточной линии.

Апробация работы

Основные положения и результаты работы обсуждались и докладывались на многочисленных всероссийских и международных конференциях:

1. III международная научно-практическая конференция «Инновации в технике и технологиях», 2020, Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого.

2. Международная научно-техническая конференция «Казахстан холод» 2018, 2019, Алматинский технологический университет.

3. IX Международная научно-техническая конференция «Техника и технология нефтехимического и нефтегазового производства», 2019, Омский Государственный Технический Университет

4. Международная научно-техническая конференция «Низкотемпературные и пищевые технологии в XXI веке», 2017, 2019, Университет ИТМО.

5. Научная и учебно-методическая конференция Университета ИТМО, 2016, 2018-2020, Университет ИТМО.

6. Всероссийский конгресс молодых ученых, 2018-2020, Университет ИТМО.

7. III Международная научно-техническая конференция "Современные методы и средства исследований теплофизических свойств веществ", 2015, Университет ИТМО.

Достоверность научных достижений

Полученные результаты основаны на теоретических и экспериментальных методах исследования. В исследовании использовано математическое моделирование, основанное на фундаментальных и эмпирических зависимостях и взаимосвязях, а также верификация теоретических и экспериментальных результатов.

Внедрение результатов работы

Результаты, полученные в рамках настоящей работы, используются в учебном процессе Университета ИТМО при подготовке бакалавров и магистров по направлению «Холодильная техника, криогенная техника и системы жизнеобеспечения», а также в рамках программ дополнительного профессионального образования проведенных совместно с компаниями «Вентерм» и «ТМХ Инжиниринг».

Диссертация выполнена при финансовой поддержке Университета ИТМО в рамках научно-исследовательской и опытно-конструкторской работы по проекту 417019 «Разработка продуктовой линейки встраиваемых утилизаторов тепла воздуха» на 2017-2019 годы, реализуемому на основе гранта.

Предложенные методы и критерии используются в работе компаний «Fanber» и «Trokner» для расчета сроков окупаемости предлагаемого ими оборудования.

Публикации

По теме диссертационной работы опубликовано 8 научных работ. В том числе: 2 статьи в журналах рекомендованных ВАК РФ; 1 статья в журнале с ненулевым импакт-фактором (входящих в базу данных Web of Science и Scopus).

Структура и объем диссертации

Работа состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка обозначений, списка использованных источников и четырёх приложений. Работа изложена на 138 страницах, включая 32 рисунка и три таблицы. Список использованных источников состоит из 115 наименований, в том числе работы отечественных и зарубежных авторов, нормативные документы и электронные ресурсы.

Содержание работы

Технико-экономическая оценка эффективности мероприятий по снижению энергопотребления систем вентиляции и кондиционирования является сложной многофакторной задачей. Во-первых, полноценный анализ требует рассмотрения нескольких процессов обработки воздуха: транспортировка воздуха, очистка, охлаждение, нагрев, осушение, увлажнение, утилизация теплоты. Во-вторых, для перечисленных процессов существует ряд технических решений, отличающихся друг от друга как техническим воплощением, так и физическими принципами работы.

В-третьих, рассматриваемые устройства при совместном использовании влияют на характеристики работы друг друга, например оценка эффективности работы роторного регенератора и теплового насоса, работающих по отдельности, не будет актуальной для их последовательного включения в реальный вентиляционный

агрегат, а их общее аэродинамическое сопротивление повлияет на работу вентиляторов и изменит их характеристики энергопотребления.

Ключевую роль среди слагаемых энергозатрат в системах вентиляции и кондиционирования играет тепловая обработка воздуха. Именно за энергоэффективность этого процесса отвечает большая часть современных технических средств, повышающих экономичность рассматриваемых систем. Основным направлением в этой области техники можно с уверенностью назвать использование свойств вытяжного воздуха для снижения энергопотребления. Предварительный нагрев или охлаждение воздуха, забираемого с улицы за счет естественных процессов теплообмена с вытяжным воздухом, обоснованно считается эффективным методом снижения общих энергозатрат.

Среди средств теплоутилизации, применяемых в системах вентиляции и кондиционирования можно выделить две группы устройств: пассивного и активного типа. Устройства пассивного типа характеризуются нулевым или пренебрежимо малым энергопотреблением по отношению к передаваемой тепловой энергии. К пассивному типу можно отнести пластинчатые рекуператоры, роторные регенераторы, тепловые трубки, а также теплообменные аппараты с промежуточным теплоносителем. Эффективность работы данных устройств может быть охарактеризована температурным коэффициентом эффективности:

0 _ ЖХ^к-О (1)

^ттС^У — О

Значение 0ТУС пассивных теплоутилизаторов всегда меньше единицы, что означает лишь частичное обеспечение потребностей в охлаждении или нагреве приточного воздуха при эксплуатации.

Устройства активного типа базируются на принципе работы тепловых насосов. Их работу характеризуют два показателя: номинальная мощность и номинальное энергопотребление. За счет регулирования производительности активные теплоутилизаторы полностью перекрывают потребности в тепловой обработке воздуха в широком диапазоне условий эксплуатации. Однако их собственное энергопотребление значительно выше энергопотребления теплоутилизаторов пассивного типа.

В общем случае эффективность применения активных утилизаторов можно охарактеризовать показателем коэффициент преобразования (Coefficient of Performance, COP):

СОР = ^ (2)

Приведенные показатели эффективности как пассивных, так и активных систем теплоутилизации не являются постоянными величинами и зависят от условий эксплуатации. В условиях реальной эксплуатации коэффициент 0Tyt так при постоянных для готового изделия геометрических параметрах имеет выраженную зависимость от состояния сред, между которыми происходит теплообмен. Температура и относительная влажность воздуха как на притоке, так и на вытяжке постоянно изменяется, что ограничивает применение параметра 0Tyt для оценки эффективности при долгосрочной эксплуатации рассматриваемого устройства.

На рисунке 1 приведены графики изменения производительности теплоутилизатора QTy от температуры наружного воздуха с учетом зависимости 0ТУ от эксплуатационных факторов. График отражает относительный характер зависимостей и приведен для произвольной тепловой нагрузки при равенстве массовых расходов приточного и вытяжного воздуха.

dr

/ \ ^Quar j О"" dТн

С Qty / \ л

О СУ / \/\

U аз QTY^H' V <Ру У - —.. / V

I СУ

QTy(t Н) <Ру> t()6iv ) - • - •

о о _

Н С А /, \

V у --- ---- <Ы*н)

35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 °С

Температура воздуха на входе в теплообменный аппарат по лини притока

Рисунок 1 - Сводный график производительности пассивных утилизаторов с учетом влияния эксплуатационных факторов

На условия работы активного теплоутилизатора в реальных условиях эксплуатации также влияет динамика изменения параметров уличного и вытяжного воздуха. К данному влиянию следует отнести:

- влияние изменения расхода вытяжного воздуха на производительность и COP;

- влияние температуры обдувающего конденсатор приточного воздуха на производительность и COP;

- влияние изменения влагосодержания удаляемого из помещения воздуха (например, в зимний период) на производительность и СОР;

- влияние потерь при регулировании на COP;

- ограничение диапазона регулирования компрессора некоторым минимальным значением производительности.

Вышеперечисленные факторы влияют на энергетические показатели активного теплоутилизатора нелинейно. Предлагается разбить весь период годовой эксплуатации активного теплоутилизатора на ряд участков, для которых характерно влияние тех или иных факторов, определить их границы для реальных условий эксплуатации. После чего путем линеаризации расчетных выражений вычислить энергетические характеристики теплоутилизатора с последующим суммированием по участкам.

Условная линейная зависимость производительности при постоянных параметрах вытяжного воздуха перед испарителем представлена на рисунке 2.

Разделение по участком определяется действием на них тех или иных факторов, а также конструктивных особенностей рассматриваемого теплоутилизатора. В общем случае таких участков будет 4.

1 - участок критического снижения температуры конденсации. На данном участке температура конденсации опускается ниже значения допустимого конструкцией дроссельного устройства, применяемого в тепловом насосе.

2 - участок максимальной производительности при переменном давлении конденсации. На всем участке производительность утилизатора меньше требуемой производительности и определяется исходя из условий конденсации.

3 - участок регулирования производительности. На данном участке производительность утилизатора определяется требованием к теплопроизводительности всего вентиляционного агрегата. Температура наружного воздуха здесь оказывает влияние в первую очередь на СОР. Также на СОР влияет выбранный способ регулирования производительности.

4 - отключение теплоутилизатора при снижении требуемой производительности ниже минимально допустимого предела регулирования.

Рисунок 2 - График производительности активного теплоутилизатора с учетом

реальных эксплуатационных факторов

Для приближенной линеаризации влияния отдельных факторов внутри участков применяется выражение, предложенное в работах А.Г. Сотникова. Данное выражение позволяет оценить отклонение производительности бытового кондиционера, работающего в произвольных условиях эксплуатации, от паспортного значения производительности:

(( ^В НОМ #п \ f \ s^w

I 1 + а-^- - I • '1 + b(iB - 1В ном) - (С + +рег)(^н - ^н.ном)/ (3)

\ "в.ном / #п.номJ

Выражение (3) позволяет при расчете учесть такие факторы как изменение расхода воздуха, условий испарения и конденсации при известных номинальных или паспортных значениях. Коэффициенты a, b и c определяют в общем случае степень влияния изменения соответствующих параметров и должны быть получены при испытаниях рассматриваемого активного утилизатора.

Учет энергопотребления в заданных условиях производится исходя из уточненного значения COP теплового насоса в составе теплоутилизатора:

•в.ном

Температурная граница участков 2 и 3 - £нгр определяется исходя из равенства уточненной производительности утилизатора:

Температурные границы участков 1 - 2 (£н.Ш1П) и 3 - 4 (£н.та?) определяются исходя из конструктивных особенностей рассматриваемого активного теплоутилизатора и применяемых в нем алгоритмов регулирования производительности.

Продолжительность работы утилизатора в условиях, соответствующих конкретному участку годового периода эксплуатации, определяется на основании данных метеорологического наблюдения как:

Для полученных участков теплопроизводительность и энергопотребление рассчитывается исходя из уточненной значений номинальных характеристик:

на участке 4:

(6)

£ТУ4 = 0

(7)

Д#ГУ4 = Адвент • @4 •

вент

(8)

на участке 3:

@ТУЗ = т3^см^в*в(^п — ^нЗ.ср.) (9)

СОР3 = СОРнУСТМ (1 - (*С0Р + С)(^3.ср - £н.гр)) (10)

А^ТУЗ = ^См@з (Адвент + СОу3) (11)

на участке 2:

С?ТУ2 = т2^см^нУом (1 — с(^н2.ср — ^н.гр^ (12)

СОР2 = СОрУом (1 — *СОР(^н2.ср — ^н.гр^ (13)

А^ТУ! = ^см@2 (Адвент + С^Г^) (14)

На участке 1 на практике применяется несколько алгоритмов работы теплового насоса:

- по аналогии с участком 4 работа теплового насоса здесь ограничивается системой автоматизации:

Сту! = 0; (15)

А^ТУ! = Адвент • • ^см ; (16)

- применяется преднагрев уличного воздуха перед конденсатором или механизм регулирования давления конденсации, поддерживающий постоянный минимальный уровень давления:

@ТУ1 _ @1^см^Ном (l с(^н.Ш1П ^н.гр)) (17)

СОР1 = СОРТОМ (l — cCOP(tH.rnin — ^н.гр^ (18)

А^ТУ1 = Lcm@I (дЛ^нт + Цуг). (19)

Полученные данные производительности и энергопотребления для отдельных участков суммируются для определение среднегодовых значений:

@ТУД = @ТУ1 + @ТУ2 + @ТУЗ + @ТУ4 (20)

Л^ТУД = ЛМТУ1 + ДМТУ2 + ДМТУЗ + ДМТУ4 (21)

В качестве безразмерного критерия, позволяющего оценить энергоэффективность теплоутилизатора предложен коэффициент возобновляемости. Данный коэффициент позволяет сравнить эффективность применения различных теплоутилизаторов, в том числе активных и пассивных, для рассматриваемых условий эксплуатации.

Для этого необходимо вычислить значение сезонного фактора эффективности (Seasonal Performance Factor, SPF):

лгОД

WPX = длТУ°Д. (22)

Данное значение может быть получено и для пассивного утилизатора, поскольку предполагает учет косвенных энергозатрат, вызванных повышением аэродинамического сопротивления вентиляционного агрегата, а также - работой отдельных узлов пассивных утилизаторов, например, циркуляционных насосов. Очевидно, что SPF пассивного утилизатора в общем случае будет намного выше,

чем у активного, данный показатель варьируется в зависимости от условий эксплуатации в масштабах от нескольких десятков до нескольких сотен.

Для полноценного сравнения также следует оценить долю обеспечения теплоутилизатором потребностей вентиляционного агрегата в тепловой энергии:

- для активных теплоутилизаторов:

0год

хакт _ ^-ТУ (23)

гвсз лгод" К^-^у

наг

- для пассивных теплоутилизаторов:

хвпсзс = ©ТУ.ср • (24)

Для обоих случаев можно рассчитать коэффициент возобновляемости, однозначно определяющий эффективность применения как активных, так и пассивных теплоутилизаторов

[в = Хвсз (1 - (25)

Энергопотребление как активных, так и пассивных теплоутилизаторов выражено в потреблении электрической энергии, которая, как правило, для условий Российской Федерации стоит дороже, чем тепловая энергия, получаемая из городских сетей или локальных ТЭЦ. В связи с этим, данные о энергоэффективности не характеризуют экономию денежных средств в полной мере.

Для оценки экономической эффективности следует ввести в расчет коэффициент, учитывающий разницу в стоимости электрической и тепловой энергии:

Введя этот коэффициент в выражение (25) можно получить коэффициент экономической эффективности:

Предложенные коэффициенты могут быть использованы в качестве критериев оптимизации при разработке нового оборудования и проектировании систем вентиляции и кондиционирования.

В качестве примера рассмотрен выбор эффективной температуры кипения хладагента в тепловом насосе активного утилизатора. Из выражений 25 и 27 очевидно, что чем выше значения Хвоз и SPF, тем выше значения коэффициентов возобновляемости и экономической эффективности. Хвоз увеличивается с ростом номинальной производительности теплоутилизатора. Поскольку расход воздуха через испаритель в действующей вентиляционной системе ограничен, увеличение производительности теплоутилизатора требует снижения температуры кипения. Снижение температуры кипения приводит к снижению номинального коэффициента преобразования и зависящего от него параметра SPF.

С использованием предложенной методики был произведен предварительный расчет среднегодовых показателей активного теплоутилизатора. Были рассмотрены различные температуры кипения в диапазоне от плюс 15 °С до минус 21 °С. В расчете использовались данные климатических наблюдений трех населенных пунктов: Санкт-Петербурга, Махачкалы и Сочи.

Графики, демонстрирующие результаты расчетов приведены на рисунке 3. Графики имеют выраженные максимумы экономии в энергетическом выражении,

(27)

причем для различных населенных пунктов данным максимумам соответствуют различные температуры кипения. Так для Санкт-Петербурга максимальная эффективность достигается при температуре кипения минус 6 °С и составляет 70,6 %, для Махачкалы максимум достигается при температуре минус 2 °С и составляет 74,4 %, для Сочи максимум составляет 77,8 % при 0 °С.

Рисунок 3 - Зависимость коэффициента возобновляемости от выбираемой температуры кипения для городов Санкт-Петербурга, Махачкалы и Сочи

Аналогично при заданных способах получения тепловой энергии на объекте и данных о стоимости энергоносителей были определены температуры кипения, оптимальные по критерию экономической эффективности Кэ.

В качестве примера расчета принято усредненное для рассматриваемых населенных пунктов значение +с = 2,8. Результаты расчета при данном значении коэффициента представлены на рисунке 4. Наряду с общим снижением экономии с 85% - 70 % в энергетическом выражении до 40 % - 30 % в экономическом выражении наблюдается смещение оптимальных температур кипения в сторону их повышения в среднем на 5 К. Характер графиков среднегодовой экономии схож с графиками расчетных энергетических показателей. Однако снижение СОР

в диапазоне температур кипения ниже 0 °С влияет на изменение эффективности в значительно большей степени вплоть до достижения отрицательного экономического эффекта при температурах кипения ниже минус 14 °С.

Рисунок 4 - Зависимость коэффициента эксплуатационной эффективности от выбираемой температуры кипения для городов Санкт-Петербурга, Махачкалы и

Сочи

На основании обзора технических решений в области утилизации теплоты вытяжного воздуха в системах вентиляции и кондиционирования предложена конструкция активного теплоутилизатора с комбинированным теплообменным аппаратом приточной линии. Структурная схема и внешний вид разработанного устройства представлен на рисунке 5. Разработка устройства была проведена в рамках в рамках практико-ориентированной НИОКТР Университета ИТМО под шифром ПОНИОКТР 417019. Рабочее название устройства «Встраиваемый воздушный теплоутилизатор СНАБ.065171.001-01» (ВВТ). При разработке устройства были применены способы и критерии оптимизации, предложенные ранее.

Головной блок

Рисунок 5 - Структурная схема и внешний вид встраиваемого воздушного

теплоутилизатора

Конструкция контура теплоносителя позволяет осуществлять нагрев приточного воздуха за счет двух источников тепловой энергии в одном теплообменном аппарате. Этот же теплообменный аппарат используется в теплый период года для охлаждения воздуха.

Предложенная конструкция обеспечивает следующие преимущества применения ВВТ:

- снижаются габариты вентагрегата и энергопотребление устанавливаемых вентиляторов;

- обеспечивается дистанционное разделение потоков притока и вытяжки, исключается перекрестное загрязнение воздуха;

- исключается риск обмерзания и критического снижения давления конденсации;

-обеспечивается охлаждение воздуха без необходимости в установке дополнительных внешних устройств;

- исключается снижение температуры приточного воздуха в переходный период года.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Муравейников Сергей Сергеевич, 2020 год

Литература

1. Bakó-Biró Z. Human perception, SBS symptoms and performance of office work during exposure to air polluted by building materials and personal computers //International Centre for Indoor Environment and Energy. 2004.

2. Bakó-Biró Z. et al. Ventilation rates in schools and pupils' performance //Building and environment. 2012. vol. 48. p. 215-223.

3. Никитин А. А., Муравейников С. С., Крылов В. А. Перспективы использования тепловых насосов в системах вентиляции //Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Холодильная техника и кондиционирование». 2016. №. 4.

4. Губина И. А., Горшков А. С. Энергосбережение в зданиях при утилизации тепла вытяжного воздуха //Строительство уникальных зданий и сооружений. 2015. №. 4. С. 209-219.

5. Vakiloroaya V. et al. A review of different strategies for HVAC energy saving //Energy conversion and management. 2014. vol. 77. p. 738-754.

6. Nourozi B., Wang Q., Ploskic A. Energy and defrosting contributions of preheating cold supply air in buildings with balanced ventilation //Applied Thermal Engineering. 2019. vol. 146. p. 180-189.

7. Devecioglu A. G. Seasonal performance assessment of refrigerants with low GWP as substitutes for R410A in heat pump air conditioning devices //Applied Thermal Engineering. 2017. vol. 125. p. 401-411.

8. Masip X. et al. Energy and techno-economic assessment of the effect of the coupling between an air source heat pump and the storage tank for sanitary hot water production //Applied Thermal Engineering. 2019. vol. 159. p. 853.

9. Сотников А. Г. Процессы, аппараты и системы кондиционирования воздуха и вентиляции. 2006. Т. 1. 415 c.

10. Климатические данные. [Электронный ресурс]: Режим доступа: http://rp5.ru/.

11. Lowes R., Woodman B., Fitch-Roy O. Policy change, power and the development of Great Britain's Renewable Heat Incentive // Energy Policy. 2019. vol. 131. p. 410-421.

12. Connor P. M. et al. The development of renewable heating policy in the United Kingdom //Renewable Energy. 2015. vol. 75. p. 733-744.

тивности, характеризующий потенциал экономии в финансовом выражении:

Xэ=Fв03 (1 - kc/SPF). (30)

Заключение

Методика расчета среднегодовых показателей энергопотребления и энергоэффективности теплоути-лизаторов активного типа, рассмотренная в данном исследовании, позволяет проанализировать функционирование рассматриваемой системы в реальных условиях эксплуатации. Данный анализ доступен на ранних этапах проектной деятельности и может быть применен для обоснованного выбора технических решений с учетом технических и экономических критериев.

Коэффициенты возобновляемости и экономической эффективности, полученные в качестве универсальных критериев, позволят осуществлять сравнение утилизаторов теплоты активного и пассивного типа.

References

1. Bakó-Biró Z. Human perception, SBS symptoms and performance of office work during exposure to air polluted by building materials and personal computers. International Centre for Indoor Environment and Energy. 2004.

2. Bakó-Biró Z. et al. Ventilation rates in schools and pupils' performance. Building and environment. 2012. vol. 48. p. 215-223.

3. Nikitin A. A., Muraveynikov S. S., Krylov V. A. Prospects for the use of heat pumps in ventilation systems. Scientific journal of the ITMO. Series «Refrigeration and air conditioning». 2016. No. 4. (in Russian)

4. Gubina I. A., Gorshkov A. S. Energy saving in buildings when using exhaust air heat. Construction of unique buildings and structures. 2015. no. 4. Pp. 209-219. (in Russian)

5. Vakiloroaya V. et al. A review of different strategies for HVAC energy saving. Energy conversion and management. 2014. vol. 77. p. 738-754.

6. Nourozi B., Wang Q., Ploskic A. Energy and defrosting contributions of preheating cold supply air in buildings with balanced ventilation. Applied Thermal Engineering. 2019. vol. 146. p. 180-189.

7. Devecioglu A. G. Seasonal performance assessment of refrigerants with low GWP as substitutes for R410A in heat pump air conditioning devices. Applied Thermal Engineering. 2017. vol. 125. p. 401-411.

8. Masip X. et al. Energy and techno-economic assessment of the effect of the coupling between an air source heat pump and the storage tank for sanitary hot water production. Applied Thermal Engineering. 2019. vol. 159. p. 853.

9. Sotnikov A. G. Processes, apparatuses and systems of air conditioning and ventilation. 2006. Vol. 1. 415 p. (in Russian)

10. Climate data. [Electronic resource]: access mode: http://rp5.ru/. (in Russian)

11. Lowes R., Woodman B., Fitch-Roy O. Policy change, power and the development of Great Britain's Renewable Heat Incentive. Energy Policy. 2019. vol. 131. p. 410-421.

12. Connor P. M. et al. The development of renewable heating policy in the United Kingdom. Renewable Energy. 2015. vol. 75. p. 733-744.

13. Snape J. R., BoaitP. J., RylattR. M. Will domestic consumers take up the renewable heat incentive? An analysis of the barriers to heat pump adoption using agent-based modelling //Energy Policy. 2015. vol. 85. p. 32-38.

14. Самойленко В. Ю. Оптимизация систем утилизации теплоты воздуха, удаляемого из помещений с повышенным вла-говыделением //Дисс. на соискание уч. степени канд. техн. наук. М. 2013.

15. Ren H. et al. Cost-effectiveness analysis of local energy management based on urban — rural cooperation in China // Applied thermal engineering. 2014. vol. 64. No. 1-2. p. 224-232.

Сведения об авторах

Муравейников Сергей Сергеевич

Аспирант факультета низкотемпературной энергетики Университета ИТМО, 191002, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, 9, [e-mail]

Сулин Александр Борисович

Д. т. н., доцент факультета низкотемпературной энергетики Университета ИТМО, 191002, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, 9, [e-mail]

Баранов Игорь Владимирович

Д. т. н., профессор, директор мегафакультета биотехнологий низкотемпературных систем Университета ИТМО, 191002, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, 9, [e-mail]

Рябова Татьяна Владимировна

К. т. н., старший преподаватель факультета низкотемпературной энергетики Университета ИТМО, 191002, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, 9, [e-mail]

13. Snape J. R., Boait P. J., Rylatt R. M. Will domestic consumers take up the renewable heat incentive? An analysis of the barriers to heat pump adoption using agent-based modelling. Energy Policy. 2015. vol. 85. p. 32-38.

14. Samoylenko V. Yu. Optimization of systems of utilization of heat of the air removed from rooms with increased air emission. Dissertation for the degree of candidate of technical Sciences. Moscow, 2013. (in Russian)

15. Ren H. et al. Cost-effectiveness analysis of local energy management based on urban — rural cooperation in China. Applied thermal engineering. 2014. vol. 64. No. 1-2. p. 224-232.

Information about authors

Muraveinikov Sergey S.

Graduate student of Faculty of Cryogenic Engineering of ITMO University, 191002, Russia, St. Petersburg, Lomonosov str., 9, [e-mail]

Sulin Aleksandr B.

D. Sc., Associate professor of Faculty of Cryogenic Engineering of ITMO University, 191002, Russia, St. Petersburg, Lomonosov str., 9, [e-mail]

Baranov Igor V.

D. Sc., Professor, Director of School of Biotechnology and Cryogenic Systems of ITMO University, 191002, Russia, St. Petersburg, Lomonosov str., 9, [e-mail]

Ryabova Tatyana V.

Ph. D., Senior teacher of Faculty of Cryogenic Engineering of ITMO University, 191002, Russia, St. Petersburg, Lomonosov str., 9, [e-mail]

http://www.md-expo.ru

19-я Международная выставка оборудования и технологий для молочного производства

DairyTech | Dairy & Meat 2021

26-29 января 2021 г.

Международная выставка оборудования и технологий для животноводства, молочного и мясного производств «DairyTech | Dairy & Meat 2021» — это ведущее бизнес-мероприятие, демонстрирующее оборудование и технологии для агропромышленного производства полного цикла: от репродукции племенных животных, их выращивания, содержания и откорма до переработки и упаковки продукции животноводства: как для молочной индустрии, так и для мясной.

РАЗДЕЛЫ ВЫСТАВКИ:

❖ Оборудование и технологии для выращивания и содержания сельскохозяйственных животных;

❖ Оборудование и технологии для производства молока и молочной продукции;

❖ Оборудование для производства и розлива напитков.

Место проведения:

Россия, Москва, МВЦ «Крокус Экспо», павильон 1

http://www.crocus-expo.ru

Организатор выставки: ITE Москва [phone], 750-08-30 [e-mail] www.ite-expo.ru

УДК 697.9

Экспериментально-расчетная оценка среднегодовой эффективности теплоутилизаторов климатических систем

С.С. МУРАВЕЙНИКОВ, [e-mail]; канд. техн. наук А.А. НИКИТИН, [e-mail];

д-р техн. наук А.Б. СУЛИН, [e-mail]; канд. техн. наук Т.В. РЯБОВА, [e-mail]

Университет ИТМО

В связи с высокой долей энергозатрат систем жизнеобеспечения в общем энергопотреблении зданий рассмотрены механизмы учета энергозатрат с применением BIM-технологий. Предложена методика экспериментально-расчетной оценки эффективности теплоутилизации в климатических системах, позволяющая проводить технико-экономический анализ экономии от внедрения энергосберегающего оборудования как в энергетическом, так и в финансовом выражении. Предложена конструкция испытательного стенда для осуществления испытаний по данной методике. Продемонстрированы различия в эффективности применения теплонасосных утилизаторов при их эксплуатации в разных регионах Российской Федерации.

Ключевые слова: системы жизнеобеспечения, испытания оборудования, теплоутилизация, BIM-технологии.

EXPERIMENTAL AND CALCULATED EVALUATION OF AVERAGE ANNUAL EFFICIENCY CLIMATE SYSTEMS HEAT EXCHANGERS

S.S. MURAVEYNIKOV. [e-mail]; PhD A.A. NIKITIN, [e-mail]; D.Sc. A.B. SULIN, [e-mail]; PhD T.V. RYABOVA, [e-mail] ITMO Unoversity

Due to the high proportion of life support systems energy consumption it the total energy consumption of buildings, examined the mechanisms of energy accounting data with BIM-technology. A technique for an experimental and calculated evaluation of the efficiency ofheat recovery in these systems, which allows a technical and economic analysis of the saving effect from the use ofenergy-saving equipment, both in energy and in financial terms is proposed. The test stand for testing equipment according to this method is proposed. Differences in the effectiveness ofheat pump utilizers in their operation in different regions of the Russian Federation are shown. Keywords: life support systems, equipment testing, heat recovery, BIM technologies.

Показатели энергетической эффективности в современном строительстве зачастую являются определяющим фактором при выборе технического оснащения проектируемого объекта. Среди инженерных систем здания лидирующие позиции по энергопотреблению занимают системы отопления, вентиляции и кондиционирования (ОВиК) [7, 8]. Сегодняшний уровень развития BIM-технологий (Building Information Modeling) позволяет эффективно и с высокой точностью оценивать энергопотребление, а соответственно и эксплуатационные затраты на системы отопления. С другой стороны, системы вентиляции и кондиционирования

представлены чрезвычайно широким разнообразием технических решений, эксплуатационные показатели которых рассчитываются с учетом влияния многих факторов [6, 10], что препятствует адекватному сравнению и принятию технически и экономически обоснованных решений при проектировании зданий. В настоящей работе предлагается комплексная методика испытания вентиляционных агрегатов, позволяющая получить характеристики оборудования в форме, пригодной для внедрения в так называемые «5й В1М-решения» в проектировании, учитывающие временные и экономические факторы [9].

№ 12/2019%

34

ХОЛОДИЛЬНАЯ ТЕХНИКА ХОЛОДИЛЬНАЯ ТЕХНИКА ХОЛОДИЛЬНАЯ ТЕХНИКА ХОЛОДИЛЬНАЯ ТЕХНИКА ХОЛОДИЛЬНАЯ ТЕХНИКА ХОЛОДИЛЬНАЯ ТЕХНИКА

Теплоутилизация в системах вентиляции

Устройства теплоутилизации в системах вентиляции решают задачу снижения энергопотребления в первую очередь благодаря использованию теплоты вытяжного воздуха для нагрева воздуха приточного. Для этого широко применяются как пассивные системы теплоутилизации — пластинчатые рекуператоры, роторные регенераторы и системы с промежуточным теплоносителем, так и получившие широкое распространение в последние годы системы активного типа, работа которых основана на применении термодинамических циклов [4]. Модульная концепция конструирования вентиляционных агрегатов, поддерживаемая большинством производителей, позволяет комбинировать в одном агрегате несколько типов теплоутилизаторов, а также создавать «каскадные» решения, использующие последовательное соединение теплоутилизаторов одного типа.

Для комплексного технико-экономического анализа эффективности внедрения систем тепло-утилизации необходимо учитывать различие в характеристиках перечисленного оборудования, а также тот факт, что помимо положительного эффекта применение указанных устройств влечет за собой также и негативные последствия, связанные с увеличением аэродинамического сопротивления вентиляционного агрегата, а следовательно, и с увеличением энергопотребления вентиляторов. В связи с тем что характеристики процессов теплоутилизации напрямую зависят от внешних факторов (например, от разности температур наружного и вытяжного воздуха), необходимы экспериментальные данные о работе оборудования в различных климатических условиях.

Испытательный стенд

Для проведения соответствующих испытаний предложен испытательный стенд, в состав которого входят: канальный вентилятор с частотным регулированием скорости вращения для создания номинального расхода воздуха; электронагреватель и парокомпрессионный охладитель, позволяющие имитировать параметры наружного воздуха; сеть воздуховодов. Воздуховоды покрыты теплоизоляцией и сообщаются с улицей на стороне забора и выброса воздуха, участки притока и вытяжки соединены между собой, имитируя обслуживаемое помещение с нулевым тепловлаговыделением.

Система электроснабжения испытательного стенда снабжена рядом выходов для питания отдельных подсистем испытываемого агрегата с возможностью регистрации данных как о мгновенных нагрузках, так и об усредненных нагрузках за отдельные периоды времени.

Система распределения теплоносителя оснащена расходометром и термодатчиками для определения

расхода тепловой энергии. Для сбора данных об изменении характеристик воздуха в отдельных узлах испытываемых агрегатов предусмотрен комплекс температурных датчиков. Данные метрологического комплекса объединяются в автоматическом режиме в наборы данных, соответствующих состоянию обрабатываемого воздуха в конкретный момент времени.

Проведение эксперимента по предлагаемой методике

В качестве примера рассмотрим применение предлагаемой методики для испытания вентиляционного агрегата, оснащенного тепловым насосом и водяным нагревателем (калорифером). Схема агрегата представлена на рис. 1. При работе агрегат потребляет как электрическую энергию, затрачиваемую на работу вентиляторов и теплового насоса, так и тепловую, подводимую с теплоносителем в калорифер. Поскольку характеристики работы вентиляторов напрямую зависят от характеристики сети воздуховодов на конкретном объекте, измерение потребляемой ими мощности не производится.

Агрегат встраивается в стенд согласно схеме испытаний, приведенной на рис. 2. В рассматриваемом случае целесообразно оценивать лишь один потребитель электрической энергии — тепловой насос, поскольку насос смесителя водяного калорифера относится к внешнему оборудованию и не входит в комплект поставки испытываемого агрегата. Следовательно, для включения агрегата в стенд необходимо подключить контактор теплового насоса к распределительному щиту стенда и обесточить вентиляторы вентагрегата. Питание на агрегат при этом подается в соответствии с рекомендациями изготовителя. Учет тепловой энергии осуществляется средствами системы распределения теплоносителя. Для контроля температурных режимов используют термодатчики, расположенные в точках 1, 2 и 3 ис-

Нагрсвзгсль Конлснелор Приточный иетнлятор

Рис. 1. Схема испытываемого агрегата

№ 12/2019

35

ДИЛЬНАЯ ТЕХНИКА ХОЛОДИЛЬНАЯ ТЕХНИКА ХОЛОДИЛЬНАЯ ТЕХНИКА ХОЛОДИЛЬНАЯ ТЕХНИКА ХОЛОДИЛЬНАЯ ТЕХНИКА ХОЛОДИЛЬНАЯ ТЕХНИКА

Рис. 2. Схема включения испытываемого агрегата

пытательного стенда (см. рис. 2), подключенные к системе автоматического сбора данных, а также систему автоматизации, предусмотренную изготовителем вентиляционного агрегата.

Испытания проводятся по следующей методике.

Расход воздуха на испытательном стенде устанавливается равным номинальному, указанному заводом-изготовителем для испытываемого агрегата, с последующей корректировкой в случае отклонения от требуемого значения. Посредством настройки системы автоматизации вентагрегата задается требуемое значение температуры приточного воздуха. В нашем примере целесообразно выбрать в соответствии с ГОСТ 30494-2011 [1] температуру 22 оС как наиболее распространенную требуемую температуру воздуха в помещении в холодный период года. При установившемся расходе воздуха в точке 1 (см. рис. 2) посредством регулирования работы охладителя и нагревателя испытательного стенда создается температура воздуха, являющаяся предельной в диапазоне рабочих температур наружного воздуха, принятом заводом-изготовителем для испытываемого вент-агрегата.

При достижении в точке 3 установленного значения температуры притока снимаются данные о мгновенном электропотреблении теплового насоса Ы, о потребляемой нагревателем тепловой энергии 0, а также о температурах в точках 1, 2 и 3.

После достижения установленного значения температуры приточного воздуха проводится контроль режима работы испытываемого агрегата путем регистрации отклонения температуры приточного воздуха от постоянной температуры в точке 3. Соответствие отклонения температуры приточного воздуха характеристикам, приведенным

в паспорте испытываемого изделия, подтверждает выход вентиляционного агрегата на штатный режим работы.

Данные по предыдущему пункту снимаются повторно. В случае отличия измеренных значений для дальнейшей обработки принимаются значения второго измерения.

Последующие измерения проводятся вышеизложенным способом для режимов работы агрегата при целых значениях температур ^ в точке 1 для всего диапазона рабочих температур наружного воздуха испытываемого вентагрегата. Результатом измерений является набор данных (^ ? ? N ,, 0) для всех I штатных режимов работы испытываемого агрегата.

Обработка результатов испытаний

При обработке результатов испытаний для условий конкретного объекта предполагается использование климатических профилей, содержащих информацию о среднегодовом распределении температур в конкретном населенном пункте. Пример климатических профилей для трех городов России приведен на рис. 3. График показывает суммарную продолжительность (ч/год) отдельных температур наружного воздуха (в диапазоне —30...+35 оС) для выбранного населенного пункта и характеризует предполагаемые тепловые нагрузки на систему жизнеобеспечения в течение года.

На основании климатических профилей проводится расчет количества тепловой энергии, затрачиваемой системой жизнеобеспечения на нагрев приточного воздуха в течение года для расчетного региона (кВт-ч):

п . .

бнаг.гад = (гз/ ~

(=1

где С — объемный расход воздуха, установленный при настройке испытательного стенда, м3/ч;

с, — теплоемкость воздуха при температуре Дж/(кг-К);

р1 , — плотность воздуха при температуре кг/м3;

-30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 Температура наружного воздуха, °С

Рис. 3. Климатические профили: 1 — Санкт-Петербург; 2 — Махачкала; 3 — Сочи

36 № 12/2019

ХОЛОДИЛЬНАЯ ТЕХНИКА ХОЛОДИЛЬНАЯ ТЕХНИКА ХОЛОДИЛЬНАЯ ТЕХНИКА ХОЛОДИЛЬНАЯ ТЕХНИКА ХОЛОДИЛЬНАЯ ТЕХНИКА ХОЛОДИЛЬНАЯ ТЕХНИКА

?1., ?3. — температуры воздуха в точках 1 и 3на рис. 2 соответственно, оС;

т. — продолжительность наблюдения температуры наружного воздуха ?1; в год в соответствии с климатическим профилем расчетного региона, ч.

Расчет тепловой энергии, производимой нагревателем (калорифером) в течение года (кВт-ч), проводится по формуле

;=i

где (2. — тепловая мощность, производимая калорифером при температуре наружного воздуха ?1., кВт.

Расчет тепловой энергии, производимой тепловым насосом в течение года (кВтч),

I. год (^наиол Осал.тод'

Годовое потребление электроэнергии тепловым насосом (кВт-ч)

1=1

где N. — электрическая мощность, потребляемая тепловым насосом при температуре наружного воздуха ?1;, кВт.

На основании полученных расчетом данных проводится оценка энергосбережения (%) от применения испытываемого агрегата с теплоутилизатором:

& -(£> +Я )

^г _ наг -ГОД у^-кад.год ' тн.год / ^рр ^гаг.год

Данный показатель демонстрирует потенциал экономии системы в энергетическом аспекте. Однако для расчета экономического эффекта необходимо учесть разницу в стоимости различных энергоносителей [5], в данном случае тепловой энергии, потребляемой в калорифере, и электроэнергии, потребляемой тепловым насосом. Данные о тарифах на энергоносители следует выбирать для конкретного региона размещения объекта, для которого проводится расчет [2].

При оценке экономического эффекта используется коэффициент соотношения стоимости КЭ:

I/ _ ^эл

от

где Сэл — стоимость 1 кВт электроэнергии;

С — стоимость 1 кВт тепловой энергии.

от г

Ж

—в 1

■ 1

■

ш 1 ■

I I ■

■ ■

Санкт-Петербург Махачкала Сочи

§50 ! 40 I 30 Ъ20 10 0

Рис. 4. Показатели экономии энергии и эксплуатационных затрат для различных населенных пунктов: светлые столбики — экономия энергии; темные столбики — экономия эксплуатационных затрат

Оценка экономической эффективности внедрения испытываемого устройства с учетом коэффициента соотношения стоимости проводится по формуле

^_ ^лдп .юл ((^ка.1.10.1 ^ ^тн.год ) ^00

(^наг.шд

По приведенной методике на основании полученных ранее расчетных данных [3] проведена оценка эффективности вентиляционного агрегата со встроенным тепловым насосом для системы с расходом воздуха 2500 м3/ч. Расчет выполнен для Санкт-Петербурга, Махачкалы и Сочи при работе теплового насоса на хладагенте Я410А (температура кипения +5 оС). Результаты расчета демонстрируют существенные различия в эффективности применения данного вентагрегата в зависимости от региона как в энергетическом, так и в экономическом выражении (рис. 4).

Выводы

Предложенная методика и испытательное оборудование позволяют проводить технико-экономический анализ экономии от внедрения энергосберегающего оборудования для систем жизнеобеспечения как в энергетическом, так и в финансовом отношении.

По данной методике возможны испытания различных конфигураций оборудования как с активными, так и с пассивными средствами теплоутилизации, а результаты испытаний пригодны для использования в современных В1М-системах проектирования.

На основании предложенного анализа можно сделать обоснованные выводы о целесообразности применения той или иной технологии энергосбережения на конкретном объекте.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. ГОСТ 30494-2011 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях».

2. Данные о тарифах на электроэнергию и теплоснабжение, применяемых на территории субъектов Российской Федерации [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://energybase.ru.

3. Муравейников С.С., Сулин А.Б., Баранов И.В., Никитин А.А. Расчетная оценка среднегодовой эффективности

REFERENCES

1. GOST 30494-2011 «Residential and public buildings. Indoor microclimate parematers»

2. Data on electricity and heat tariffs applied in the territory of the constituent entities of Russian Federation subjects, available at: https://energybase.ru. Russian.

3. Muraveinikov S.S., Sulin A.B., Baranov I.V., Nikitin A.A. Estimated average annual efficiency in the design of life support systems// The 7th international scientific and technical

№ 12/2019 37

ДИЛЬНАЯ ТЕХНИКА ХОЛОДИЛЬНАЯ ТЕХНИКА ХОЛОДИЛЬНАЯ ТЕХНИКА ХОЛОДИЛЬНАЯ ТЕХНИКА ХОЛОДИЛЬНАЯ ТЕХНИКА ХОЛОДИЛЬНАЯ ТЕХНИКА

при проектировании систем жизнеобеспечения// 7-я международная научно-техническая конференция «Техника и технология нефтехимического и нефтегазового производства». — Омск, 2019.

4. Никитин А.А., Муравейников С.С., КрыловВ.А. Перспективы использования тепловых насосов в системах вентиляции // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия Холодильная техника и кондиционирование. 2016. № 4(24). С. 57—61.

5. Никитин А.А. Теплонасосные системы как источник тепло- и хладоснабжения зданий // Сб. докл. XVII науч. конф. с международным участием ЕМФ, 2012. С. 207—213.

6. Тимофеевский А.Л., Коченков В.Н. Энергоэффективность мультизональных систем кондиционирования воздуха VRF-класса в климатических условиях европейской части России // Альманах научных работ молодых ученых Университета ИТМО. 2017. Т. 1. С. 289-292.

7. Awbi H.B. Ventilation of buildings, Second Edition. — London: Taylor & Francis, 2003.

8. P6rez-LombardL., Ortiz J, Pout Ch. A review on buildings energy consumption information// Energy and Buildings. 2008. Vol. 40, Issue 3. P. 394—398.

9. Smith Peter. BIM & the 5D Project Cost Manager, Procedia// Social and Behavioral Sciences. 2014. Vol. 119. P. 475—484.

10. Yang Zheng, Ghahramani Ali, Becerik-Gerber Burcin. Building occupancy diversity and HVAC (heating, ventilation, and air conditioning) system energy efficiency// Energy. 2016. Vol. 109. P. 641—649.

conference «Technique and technology of petrochemical and oil and gas production», Omsk, 2019.

4. Nikitin A.A., Muraveinikov S.S., Krylov V.A. Prospects for the use ofheat pumps in ventilation systems // Scientific journal NRU ITMO. Series: Refrigeration and Air Conditioning. 2016. № 4(24). P. 57-61.

5. Nikitin A.A. Heat pump systems as a source of heat and cold supply of buildings // Proceedings of the XVII scientific conference with international participation EMF, 2012. P. 207-213.

6. Timofeevskiy A.L., Kochenkov V.N. Energy efficiency of multi-zone air-conditioning systems of VRF class in the climatic conditions of the European part of Russia // Almanac of scientific works of young scientists of the ITMO University. 2017. Vol. 1. P. 289-292.

7. Awbi H.B. Ventilation of buildings, Second Edition. — London: Taylor & Francis, 2003.

8. Pérez-LombardL., Ortiz J, Pout Ch. A review on buildings energy consumption information// Energy and Buildings. 2008. Vol. 40, Issue 3. P. 394-398.

9. Smith Peter. BIM & the 5D Project Cost Manager, Procedia// Social and Behavioral Sciences. 2014. Vol. 119. P. 475-484.

10. Yang Zheng, Ghahramani Ali, Becerik-Gerber Burcin. Building occupancy diversity and HVAC (heating, ventilation, and air conditioning) system energy efficiency// Energy. 2016. Vol. 109. P. 641-649.

НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫЕ И ПИЩЕВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В XXI ВЕКЕ УДК 697.9

ИСПЫТАНИЯ ВСТРАИВАЕМОГО ВОЗДУШНОГО ТЕПЛОУТИЛИЗАТОРА НА БАЗЕ СПИРАЛЬНОГО КОМПРЕССОРА DIGITAL SCROLL

С.С. Муравейников, А.Б. Сулин, А.А. Никитин, Т.В. Рябова

Университет ИТМО, Санкт-Петербург, Россия [e-mail]

Аннотация

Приведены данные испытаний встраиваемого воздушного теплоутилизатора, описана конструкция испытываемого устройства и испытательного стенда. Описаны механизмы регулирования и их влияние на эксплуатационные показатели. Продемонстрирован метод оценки среднегодовой эффективности теплоутилизирующих компонентов систем жизнеобеспечения. Ключевые слова

Вентиляция, системы жизнеобеспечения, утилизация теплоты, тепловой насос, показатели энергоэффективности.

Ввиду широкого распространения систем принудительной вентиляции, обусловленного возрастающими требованиями комфорта и безопасности [1, 2], актуальной задачей является разработка компонентов, позволяющих осуществить модернизацию и доработку существующих вентиляционных систем [3]. С этой целью коллективом была предложена конструкция устройства, позволяющего осуществлять комплексную тепловую обработку воздуха и утилизацию тепловой энергии при минимальном вмешательстве в структуру модернизируемых систем жизнеобеспечения. Разработано устройство централизованной обработки воздуха - встраиваемый воздушный теплоутилизатор (ВВТ). Разработан модельный ряд ВВТ для систем вентиляции с расходом воздуха от 2500 до 10000 м3/ч, изготовлен опытный образец и проведены его предварительные испытания.

Разработанное устройство состоит из трех основных узлов: головного блока, аппарата теплообменного линии вытяжки (АТЛВ) и аппарата теплообменного линии притока (АТЛП). Ключевые функциональные компоненты ВВТ сосредоточены в головном блоке, располагаемом отдельно от сети воздуховодов, что позволяет минимизировать вмешательство в её конструкцию при модернизации. К головному блоку подводятся трубопроводы систем отопления, кабели электропитания и при необходимости линии связи ВВТ с контроллером существующей системы вентиляции.

Гидравлическая схема головного блока позволяет с использованием АТЛП выполнять весь перечень задач тепловой обработки воздуха в системах вентиляции: подвод теплоты, утилизированной на вытяжной линии; подвод теплоты от внешнего источника; а также охлаждение воздуха в теплый период года. В данной статье приведены результаты испытаний ВВТ в режиме «нагрев», объединяющем первые две из вышеописанных функций.

В головном блоке располагается реверсивный тепловой насос на базе компрессора «Copeland ZPD 61» с функцией регулирования производительности «Digital Scroll». В режиме «нагрев» АТЛВ выполняет функцию испарителя, конденсация происходит в промежуточном пластинчатом теплообменном аппарате АТП. Снабжение АТЛП теплоносителем осуществляется посредством работы насоса

смесительного узла. Теплоноситель при номинальной и меньших нагрузках циркулирует между АТЛП и АТП, передавая тепловую энергию конденсации приточному воздуху. При нагрузках, превышающих номинальную производительность теплового насоса, путем регулирования трёхходового клапана смесительного узла осуществляется подача в контур некоторого количества горячей воды из системы отопления. АТПЛ подобран таким образом, что при понижении температуры воздуха перед ним, возрастающий температурный напор между теплоносителем и воздухом обеспечивает достаточный теплосъем для поддержания постоянной температуры обратной воды при повышении температуры подаваемого в АТЛП теплоносителя. Это позволяет поддерживать постоянные условия конденсации в АТ1 при переменных нагрузках.

Испытания проводились в период с февраля по апрель 2019г в лаборатории систем жизнеобеспечения факультета низкотемпературной энергетики Университета ИТМО. Для проведения испытаний ВВТ был встроен в существующую лабораторную систему вентиляции согласно схеме испытаний.

Для определения среднегодовых показателей работы ВВТ в режиме «нагрев» был собран массив данных о температурах воздуха в контрольных точках вентиляционной сети - до и после мест установки АТЛВ и АТЛП по направлению движения воздуха (точки 1, 2, 3 и 4 на схеме испытаний), а также данные электропотребления ВВТ [4]. Показатели снимались с интервалом 1ч. Для измерения температур использован многофункциональный прибор Testo 480, данные энергопотребления были получены при помощи универсального токоанализатора CIRCUTOR AR5-L. Поскольку в конструкции ВВТ применен компрессор Digital Scroll имеющий неравномерную функцию потребления [5], потребленная электрическая энергия измерялась за усредненный период в 1ч. Расход воздуха системы вентиляции был отрегулирован до значения 2500 м3/ч на линиях притока и вытяжки. Результаты измерений температур в контрольных точках представлены на рис. 1. За исследованный период получены наборы данных для целых значений температур наружного воздуха от минус 18 до 20оС.

■ад

06.02.2019 0:00 16,02,2019 0:00 26,02,20190:00 08.03.2015 0:00 18.03.2019 Ш 25.03,2019 0:00 07,04,20190:00 1?,04,20190:00 27.04.2019 0:00

Дата и время измерения

Рис. 1. Результаты измерений температур в контрольных точках вентиляционной сети

Полученный массив данных, содержащих температуры обрабатываемого воздуха в контрольных точках (Тц, 72 ¿, 7^, 74), а также показатели электропотребления ^ использованы для получения характерных энергетических показателей, соответствующих целым значениям температур наружного воздуха.

Для отдельных целых значений температур наружного воздуха вычислены значения производительности АТЛП:

QHESLi = GsaCsai psai (T2i — T1i)

где: Gsa - расход воздуха на линии притока, м3/ч;

Csai - теплоемкость воздуха на линии притока при температуре T^, Дж/К; Psai - плотность воздуха на линии притока при температуре T1i, кг/м3; При различных температурах наружного воздуха, производительность АТЛП определяется различными составляющими. Так уравнение теплового баланса для контура теплоносителя при номинальной и меньших нагрузках имеет вид:

QHESL = Qcd = GwCwpw(Tw4 — Tw3)

где: Qcd - производительность конденсатора теплового насоса, Вт; Gw - расход теплоносителя через конденсатор теплового насоса, м3/ч; Cw, pw - теплоёмкость воды, Дж/К; Cw, pw - плотность воды, кг/м3;

Tw3, Tw4 - температура воды на входе и выходе из конденсатора теплового насоса соответственно, 0С.

В таком случае регулирование производительности осуществляется обратным широтно-импульсным модулированием (ШИМ), поскольку диапазон возможных тепловых нагрузок совпадает с диапазоном регулирования компрессора Digital Scroll [6].

В случае превышения нагрузкой на АТЛП верхней границы диапазона производительности теплового насоса, задействуется подвод теплоносителя от системы отопления, а уравнение теплового баланса будет иметь вид:

QHESL = Qcd + Qhs = GwCwPw(Tw4 — Tw3) + GwhsCwpw(Tw6 — Tw5)

где: Qhs - производительность внешнего источника тепловой энергии, Вт; Gwhs - расход теплоносителя системы отопления, м3/ч;

Tw5, Tw6 - температуры подводимого и отводимого теплоносителя системы отопления соответственно, 0С.

Для обоих случаев производительность конденсатора рассчитана как сумма холодопроизводительности испарителя энергопотребления ВВТ, поскольку потери в компрессоре преобразуются в тепловую энергию и передаются в конденсатор.

Qcdi = GeaCeaipeai(T3 - T4) + Ni где: Gsa - расход воздуха на линии вытяжки, м3/ч;

Csai - теплоемкость воздуха на линии вытяжки при температуре T3i, Дж/К; Psai - плотность воздуха на линии вытяжки при температуре T3i, кг/м3;

Таким образом если QHESLi = Qcdi, подвод теплоносителя системы отопления не задействован, а если QHESLi > Qcdi, то тепловая энергия системы отопления подводится к АТЛП, и количество этой энергии определяется как:

Qhs = GsaCsaipsai(T2i - T1i) - (GeaCeaipeai(T3 - T4) + Ni)

Поскольку расходы подводимого и отводимого теплоносителя для приведенной гидравлической схемы равны, а Tw6 = Tw4, при регулировании РВ1 часть энергии конденсатора используется на подогрев теплоносителя, удаляемого из контура в систему отопления. Тем не менее, виду того, что при учете потребляемой тепловой

энергии системы отопления помимо расхода учитывается тепловая энергия обратной воды, данная энергия затрачивается на снижение фактического потребления тепла.

Полученные энергетические показатели (рис. 2) характеризуют работу ВВТ при определенных температурах наружного воздуха. При известном статистическом распределении продолжительности наблюдения температур наружного воздуха в регионе испытаний [7], рассчитаны среднегодовые значения энергетических показателей.

Рис. 2. Энергетические показатели

Среднегодовая производительность ВВТ в режиме «нагрев»:

QнESL = ^ШнЕБЫ • тд

где: - количество часов наблюдения температуры наружного воздуха Тц, ч.

Среднегодовое потребление ВВТ тепловой энергии системы отопления:

Qhs = •

Среднегодовое электропотребление ВВТ:

На основании среднегодовых показателей рассчитан коэффициент среднегодовой энергетической эффективности испытываемого устройства:

QнESL - (м+д^) QнESL

По результатам испытаний среднегодовая производительность ВВТ в режиме «нагрев» составила 127414 кВтч, среднегодовое потребление ВВТ тепловой энергии системы отопления - 17463 кВтч, среднегодовое электропотребление ВВТ - 19959 кВтч, коэффициент среднегодовой энергетической эффективности - 70,6%.

На примере испытаний действующего опытного образца отработана методика расчетной оценки среднегодовой эффективности систем жизнеобеспечения,

266

продемонстрированы на практике алгоритмы расчетов с использованием

экспериментальных данных. Методика предлагается к внедрению практику

проектирования систем жизнеобеспечения при сравнении конкурирующих технических

решений по критериям энергосбережения.

Литература

1. Awbi H.B. Ventilation of buildings, Second Edition - London. Taylor & Francis, 2003.

2. Bako-Biro Z., Kochhar N., Clements-Croome D.J., Awbi H.B., Williams M. Ventilation rates in schools and pupil's performance using computerized assessment tests // Proceedings of Indoor Air 2008, Copenhagen, Denmark, Paper No. 880.

3. Муравейников С.С., Сорокин С.А., Никитин А.А. Разработка встраиваемого воздушного теплоутилизатора для модернизации существующих вентиляционных систем // VIII Международная научно-техническая конференция «Низкотемпературные и пищевые технологии в XXI веке» (Санкт-Петербург, 15-17ноября 2017г.): Материалы конференции -2017. - С. 162-164.

4. Muraveinikov S.S., Sulin A.B., Nikitin A.A., Baranov I.V., Average Annual Efficiency Evaluation in the Design of Life Support Systems // AIP Conference Proceedings, IET - 2019, Vol. 2141, pp. 030019-1 - 030019-6H.

5. Huang Q., Yuan D., Qin Z., Zhang Z., An experimental study on variable air volume operation of ducted air-conditioning with digital scroll compressor and conventional scroll compressor // Applied Thermal Engineering, Volume 28, Issue 7, 2008, C 761766.

6. Wu X., Xing Z., He Z., Wang X., Chen W., Performance evaluation of a capacity-regulated high temperature heat pump for waste heat recovery in dyeing industry // Applied Thermal Engineering, Volume 93, 2016, Pages 1193-1201.

7. Климатические данные [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://rp5.ru/, своб.

Результаты исследования изменений органолептических показателей качества пресервов в масле из кильки черноморской при хранении в замороженном виде показали, что пре -дельным сроком хранения пресервов является 12 недель. Такие пресервы характеризуются категорией отличного качества. А пресервы после 16 недель хранения в замороженном состоянии, несмотря на достаточно высокое значение комплексного показателя качества - 67 баллов - что относит продукт к категории хорошего качества, нельзя рекомендовать к употреблению, поскольку показатели вкуса и запаха имеют неудовлетворительные оценки.

Список литературы

1. Приоритетные направления и мероприятия по развитию марикультуры в Азово-Черноморском бассейне / В. Н. Туркулова, В. Г. Крючков и др., Отчет // УДК 639.3, № инв. Р-6327, ЮгНИРО. - Керчь, 2005. - С. 56-69.

2. Михнева, Е. Рынок рыбы, морепродуктов в Украине и перспективы его развития [Текст] / Е. Михнева, Т. Лебская // Продовольча шдус^я АПК. - 2012. - № 3. - С. 3-6.

3. Статистика вилову 2010-2015 [Електрон, ресурс]. / Режим доступу: URL: http://darg.gov.ua/_statistika_vilovu_2010_2015.html.

4. ГОСТ 7453-86. Пресервы из разделанной рыбы. Технические условия. - Введ. 198801-01. - М.: Стандартинформ, 2008. - 16 с.

5. Баранов, В.В. Технология рыбы и рыбных продуктов: Учебник для вузов / В. В. Баранов, И. Э. Бражная, В. А. Гроховский и др.; под ред. А. М. Ершова. - СПб. : ГИОРД, 2006. - 944 с. -

УДК 621.577.2

APPLICATION OF HYBRID HEAT RECOVERY SYSTEM FOR MODERNIZATION OF EXISTING VENTILATION NETWORKS

ПРИМЕНЕНИЕ ГИБРИДНОЙ СИСТЕМЫ ТЕПЛОУТИЛИЗАЦИИ ДЛЯ МОДЕРНИЗАЦИИ СУЩЕСТВУЮЩИХ ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ СЕТЕЙ

Muraveynikov S.S. 1 Nikitin A.A.2 Ryabova T.V.3 Муравейников С.С.1 Никитин А.А.2 Рябова Т.В.3

ITMO university Russia, 197101, St.Petersburg, Kronverksy49 Университет ИТМО Россия, 197101, г. Санкт-Петербург, Кронверкский проспект, д.49

E-mail: 1 - [e-mail], 2 - [e-mail], 3 - [e-mail]

Abstract

To date, it is difficult to find an enterprise, office or catering center, not equipped with at least the most primitive life support system. This is facilitated by regulatory regulation in certain industries, which does not allow avoiding the need to install such systems.

As a result of the rapid development of the equipping of various objects with ventilation systems, there are often low consumer qualities of such systems, laid down both at various stages of design and at the stage of the implementation of the finished project. In both cases, the reason for this is the desire of organizations operating facilities to save money. The consequences of such decisions are insufficient level of comfort for employees and visitors, as well as low energy efficiency indicators of the systems used.

Ultimately, the decisions taken do not satisfy either the initial goal of installing ventilation equipment - providing comfortable conditions for a person, or the customer's desire to save money, because installing of primitive systems result in high operating costs that block the imaginary benefit of acquiring cheaper, inefficient equipment.

The article presents an overview of the main technological and economic barriers preventing the transition of such systems to a qualitatively new level of energy efficiency. A technological solution that allows reducing the payback period of energy saving measures based on the use of a hybrid heat recovery system is proposed.

Аннотация

На сегодняшний день трудно найти предприятие, офис или центр общественного пи -тания, не оснащенный, по крайней мере, самой примитивной системой жизнеобеспечения. Этому способствует нормативное регулирование в некоторых отраслях, что не позволяет избежать необходимости установки таких систем.

В результате быстрого развития оснащения различных объектов вентиляционными системами, частв встречаются системы с низкими потребительскими качествами, возникшими как на разных этапах проектирования, так и на стадии реализации готового проекта. В обоих случаях причиной этого является желание сохранить деньги организацией, эксплуатирующей объект. Последствиями таких решений являются недостаточный уровень комфорта для сотрудников и посетителей, а также низкие показатели энергоэффективности используемых систем.

В конечном счете, принятые решения не удовлетворяют ни первоначальной цели установки вентиляционного оборудования - предоставление комфортных условий для человека, ни желание клиента - сэкономить деньги, поскольку установка примитивных систем приводит к высоким эксплуатационным расходам, которые блокируют воображаемую выгоду от приобретения более дешевого, неэффективного оборудования.

В статье представлен обзор основных технологических и экономических барьеров, препятствующих переходу таких систем на качественно новый уровень энергоэффективности. Предлагается технологическое решение, позволяющее сократить период окупаемости мер, направленных на экономию энергии, на основе использования гибридной системы рекуперации тепла.

На сегодняшний день существует множество технических решений в области повышения энергоэффективности вентиляционных сетей. Это обусловлено не только повсеместным повышением требований по энергосбережению, но и тем, что на сегодня вентиляция лидирует по энергопотреблению среди инженерных систем современного здания. Повышение кратности воздухообмена, обоснованное многими исследованиями как средство повышения не только комфорта, но и здоровья посетителей здания, неизбежно приводит к увеличению энергозатрат на нагрев и охлаждение воздуха. В некоторых случаях доля энергопотребления вентиляционного оборудования достигает 60% от общего энергопотребления инженерных систем. И, поскольку, каждая система вентиляции уникальна и её конфигурация зависит от множества факторов, сложно предложить общее решение для достижения требуемых показателей энергоэффективности.

В системах вентиляции имеется всеобщая тенденция на поставку оборудования в агре-гатированном исполнении. В большинстве случаев это удобно и практично, но возрастающая сложность такого оборудования, в особенности при его оснащении комплексом современных устройств повышающих энергоэффективность, существенно сказывается на его стоимости. При этом такие системы не предполагают модернизации в процессе эксплуатации. В результате конечный потребитель зачастую не может позволить себе дорогостоящий энергоэффективный агрегат и делает выбор в пользу менее эффективного, а порой, и вовсе не оснащенного средствами теплоутилизации оборудования.

Необходимость строительства новых объектов в условиях экономического кризиса сформировала тенденцию на повсеместное оснащение зданий вентиляционным оборудованием устройствами, повышающими его энергоэффективность.

Модернизация вентиляционных систем затруднительна и сопряжена с дополнительными финансовыми потерями. Затраты здесь касаются не только закупки энергоэффективного оборудования. В случаях, когда частичная модернизация возможна, требуется большой объём монтажных, а иногда, и общестроительных работ. Дополнительные расходы подобного характера существенно увеличивают срок окупаемости мероприятий по повышению энергоэффективности, что может в значительной степени повлиять на принятие решения об их проведении. Когда частичную модернизацию произвести невозможно и необходимо заменить вентиляционный агрегат, потребитель сталкивается с заменой не отработавшегоустановленныйсрок оборудования, что также в большинстве случаев является неприемлемым. Следовательно, для обеспечения возможности модернизации существующих систем вентиляции теплоутилизирующее оборудование должно встраиваться в систему с минимальными трудозатратами и обеспечивать возможность установки с сохранением максимального количества имеющихся компонентов. При этом такое оборудование должно подходить по габаритным параметрам к любой существующей вентиляционной установке и иметь возможность включения в её систему управления без дополнительных настроек.

Из существующих в настоящее время техническихрешений, позволяющих утилизировать тепловую энергию вытяжного воздуха, по соотношению цены и качества лидируют роторные регенераторы. Их конструкция, однако, накладывает некоторые ограничения на их применение при модернизации существующих систем. Крупные габариты и невозможность подгонки под различные сечения вентиляционных каналов ограничивает их применение в условиях стесненного пространства, а неизбежное возникновение перетечек и смешения отработанного и подаваемого воздуха не позволяет использовать их на целом ряде объектов с вредными средами, посторонними запахами или возможностью бактериологического заражения.

Более гибким с точки зрения модернизации существующих систем могут являться утилизаторы с промежуточным теплоносителем. Такие системы позволяют обеспечить полное разделение потоков притока и вытяжки, и при этом габариты теплообменных аппаратов можно скорректировать для соответствия уже смонтированным компонентам, а их расположение можно менять в зависимости от конфигурации имеющейся вентиляционной ус -тановки. Однако показатели энергоэффективности таких теплоутилизаторов составляют на сегодняшний день не более 40%, что требует применения более эффективных систем.

Среди аналогов существуют получившие в последние время распространение системы утилизации теплоты с использованием тепловых насосов. При условиях высокого отопительного коэффициента в режиме нагрева воздуха эти устройства не уступают по энергоэффективности роторным регенераторам. Тем не менее, для модернизации существующих систем вентиляции такие устройства, представленные, как правило, единым блоком, объединяющим в себе все компоненты практически непригодны как из-за их габаритов, так и из-за сложности взаимодействия систем управления теплового насоса и существующего вентиляционного агрегата.

Поскольку на сегодняшний день на рынке не представлено устройств, конфигурация которых позволяет эффективно применять их при модернизации существующих систем вентиляции, целесообразно разработать систему, позволяющую решить вышеописанные проблемы. Была предложена схема встраиваемого воздушного теплоутилизатора, конструкция которого объединяет в себе преимущества теплонасосного оборудования и теплообменных аппаратов с промежуточным теплоносителем в гибридной системе теплоутилизации.

Схема устройства, представленная на рис.1, позволяет использовать высокие показатели энергоэффективности, присущие теплонасосным системам. В то же время, конструкция, предполагающая расположение основных систем в отдельном внешнем блоке существенно расширяет возможности адаптации такой системы к существующему оборудованию. Воздушные теплообменные аппараты, встраиваемые непостредственно в сеть воздуховодов мо-

гут быть подобраны с учетом сечений уже смонтированных воздуховодов или камер вентиляционного агрегата и могут быть расположены в любой удобной конфигурации. Учитывая возможностьрасполагать данные теплообменные аппараты на удалении как друг от друга так и от головного блока, такое устройство может применяться даже в децентрализванных системах вентиляции, в которых вытяжная и приточная установка не были изначально объеди-нины в единый агрегат.

Рисунок 1 - Устройство и схема включения гибридного теплоутилизатора с функцией централизованного охлаждения воздуха

Дополнительным преимуществом данной системы является подвод тепла от внешнего источника, например, системы теплоснабжения здания, напрямую к теплоносителю утилизатора. Это позволяет избавится от необходимости в использовании дополнительного теплооб-менного аппарата на линии приточной вентиляции. Таким бразом, установка устройства в существующую систему не требует увеличения габаритов приточного агрегата - встраиваемый теплообменный аппарат замещает существующий калорифер и полностью берет на себя функции по нагреву приточного воздуха.

Также в системе предусмотрена возможность опционального оснащения четырехходо-вым клапаном, позволяющим охлаждать воздух в теплый период года за счет реверсивной работы теплового насоса. Теплота, отведенная от приточного воздуха при этом подводится в вытяжной воздуховод. Это позволяет обойтись без внешнего чиллера или компрессорно-кон-денсаторного блока, традиционно применяемых для охлаждения в системах вентиляции. Поскольку такие блоки требуют размещения на открытом воздухе, в некоторых случаях их установка ограничена требованиями к внешнему виду здания. Таким образом предложенная система способна обойти ограничения, распространяемые на объекты культурного наследия и позволяет расширить возможности применения активного охлаждения воздуха на объектах, внешний вид которых представляет определенную ценность, таких, например, как частные загородные коттеджи.

Устройтво предполагается изготавливать на заказ с учетом требований конкретного объекта, включающих конфигурацию существующего оборудования и сечений воздуховодов. Отдельно следует отметить разработанную методику подбора компонентов внутреннего блока, позволяющую обеспечить максимальную экономическую выгоду, получаемую за счет применения данной установки. Благодаря использованию данной методики возможно подобрать оптимальное соотношение использования тепловой энергии, позволяющее достичь максимального отопительного коэффициента теплового насоса принаименьшей стоимости годовой эксплуатации установки. Этот подход позволяет скорректировать работу системы таким образом, что в периоды отключения системы отопления вся тепловая нагрузка полностью покрывается за счет работы теплового насоса, благодаря чему удается избежать снижения температуры приточного воздуха, что характерно дляпассивных теплоутилизаторов (рис.2).

ч

о

9000 8000 7000

,, 6000

5000 4000 3000 2000 1000 0

-30-27-24-21-18-15-12 -9 -6 -3 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 Температура наружного воздуха, °С

■Тепловая нагрузка

■Обеспечение тепловым насосом

■Потребление тепла от внешнего источника

Рисунок 2 - Результат расчета соотношения использования двух источников тепловой энергии для г. Санкт-Петербурга при требуемой температуре приточного воздуха 20°С

Список литературы

1. Васильев, Г. П.Теплохладоснабжение зданий и сооружений с использованием низкопотенциальной тепловой энергии поверхностных слоев земли - М:издательский дом «Граница», 2006.

2. Крылов, В. А. Разработка экспериментального стенда для исследования работы геотермального зонда теплового насоса / В. А.Крылов, С. СМуравейников., Т. В.Рябова // Материалы конференции. - СПб. : Университет ИТМО.- 2015. - С. 75.

3. ORKUSTOFNUN Working Group, Iceland (2001): Sustainable production of geothermal energy - suggested definition. IGANewsno. 43, January-March 2001.

4. Никитин, А. А., Баранов, И. В., Черноозерский, В., Крылов, В. А. Учет неравномерности температурного поля в геотермальной скважине теплового насоса // Вестник Международной академии холода. - 2015. - № 1.

5. Никитин, А. А. Теплонасосные системы как источник тепло- и хладоснабжения зданий. - София, 2012. - Т. 1. - С. 207-212.

6. Горшков, В. Г. Тепловые насосы. Аналитическийобзор // Справочник промышленного оборудования. - 2004. - № 2.

7. Расщепкин, А. Н., Архипова, Л. М. Основы теории кондиционирования воздуха: Учебное пособие. / Кемеровский технологический институт пищевой промышленности. -Кемерово, 2006. - 78 с.

8. Awbi, H.B. Ventilation of buildings. - Second Edition. -London :Taylor & Francis, 2003.

9. Bako-Biro, Zs. Human perception, SBS symptoms and performance of office work during exposure to air polluted by building materials and personal computers: Ph. D. Thesis. / International Centre for Indoor Environment and Energy. - Technical university of Denmark, 2004.

НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫЕ И ПИЩЕВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В XXI ВЕКЕ УДК697.975.4; 697.975.5; 697.978

РАЗРАБОТКА ВСТРАИВАЕМОГО ВОЗДУШНОГО ТЕПЛОУТИЛИЗАТОРА ДЛЯ МОДЕРНИЗАЦИИ СУЩЕСТВУЮЩИХ ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ СИСТЕМ

С.С. Муравейников, С.А. Сорокин, А.А. Никитин

Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, г. Санкт-Петербург, Россия

[e-mail]

Системы вентиляции и кондиционирования давно уже стали неотъемлемой частью представления современного человека о необходимых условиях для комфортной работы и времяпровождения. На сегодняшний день сложно найти предприятие, офис или пункт общественного питания, не оборудованного хотя бы самой примитивной системой жизнеобеспечения. Способствует этому и нормативное регулирование в отдельных отраслях, не позволяющее обойти необходимость установки таких систем.

Результатом бурного развития оснащенности различных объектов системами вентиляции являются, зачастую, низкие потребительские качества таких систем, заложенные как на различных стадиях проектирования, так и на стадии воплощения готового проекта. В обоих случаях причиной этому служит желание организаций, эксплуатирующих объекты, сэкономить. Последствиями таких решений служат недостаточный уровень комфорта для сотрудников и посетителей, а также низкие показатели энергоэффективности используемых систем.

В конечном итоге принятые решения не удовлетворяют ни первоначальной цели установки вентиляционного оборудования - обеспечению комфортных условий для человека, ни желанию заказчика сэкономить, поскольку примитивные системы приводят к высоким эксплуатационным затратам, перекрывающим мнимую выгоду от приобретения более дешевого, малоэффективного оборудования.

В качестве решения данной проблемы можно выполнить полное переустройство систем вентиляции с использованием централизованных вентиляционных агрегатов широко представленных на рынке на сегодняшний день. Такие агрегаты включают в себя все необходимые компоненты - оснащены различными системами рекуперации теплоты и дополнительными модулями охлаждения воздуха. Данные мероприятия позволяют добиться существенного снижения эксплуатационных затрат при повышении качества микроклимата в эксплуатируемом объекте. Однако установка таких агрегатов требует, как правило, масштабной модернизации существующих систем, включающей частичную прокладку новых воздуховодов, избавление от старых нагревательных элементов, вентиляторов, систем управления. В случае принятия решения об оснащении таких установок системой централизованного охлаждения также потребуется установка внешнего компрессорно-конденсаторного блока, либо чиллера, что приведет к дополнительным материальным затратам и вмешательству во внешний облик здания. Помимо этого, столь масштабное переустройство системы вентиляции потребует значительных затрат на монтажные операции как при замене самой системы вентиляции, так и при разборке и переустройству элементов отделки, перегородок, потолков и других элементов интерьера.

Столь значительные материальные затраты препятствуют повсеместной модернизации морально устаревшего оборудования. Это в значительной степени

отражается на общем уровне энергопотребления зданий и сооружений, поскольку системы жизнеобеспечения зачастую потребляют свыше 50% от их общего энергопотребления. Упрощение процесса модернизации многочисленных существующих систем вентиляции и снижение материальных затрат на их переоснащение является актуальной задачей.

Была разработана схема встраиваемого воздушного теплоутилизатора, способного решить такую задачу. Согласно предварительным расчетам, устройство обладает высокими показателями энергоэффективности, не уступающими применяемым на сегодняшний день централизованным решениям, при этом его установка в существующую систему сопровождается минимальными трудозатратами и сохраняет большую часть уже имеющегося оборудования.

Устройство и схема включения теплоутилизатора представлены на рис. 1.

Рис. 1. Устройство и схема включения теплоутилизатора с функцией централизованного охлаждения воздуха

Устройство состоит из головного блока и двух теплообменных аппаратов встраиваемых в воздуховоды существующей вентиляционной сети.В головном блоке размещены основные элементы фреонового и гликолевого контуров, а так же щит управления. Теплообменный аппарат на линии вытяжной вентиляции соединяется с головным блоком фреоновыми трассами, выполненными из медных трубок. Теплообменник приточной линии подключается к портам вывода теплоносителя металлопластиковыми или полипропиленовыми трубами.При этом в случае модернизации существующей системы допускается использование ранее установленного в нее водяного калорифера, без его замены на новый теплообменный аппарат. Раздельная конструкция позволяет расположить головной блок на удалении от воздуховодов, проложив соединительные трубопроводы в стенах или за потолком, что экономит пространство в обслуживаемом помещении. Сам же головной блок может быть установлен в техническом помещении, для его установки необходимо лишь подвести к нему электропитание и трубопроводы от системы теплоснабжения здания.

В качестве системы рекуперации теплоты в разработанной схеме применяется фреоновый тепловой насос. Испаритель теплового насоса встраивается в вытяжной воздуховод вблизи его вывода за пределы ограждающих конструкций здания. Отобранная за счет испарения хладагента теплота вытяжного воздуха передается в конденсаторе теплового насоса промежуточному теплоносителю, который в свою очередь отдает её приточному воздуху. Благодаря способности фреонового испарителя создавать значительный температурный напор между хладагентом и вытяжным воздухом, устройство способно утилизировать постоянное количество теплоты вне зависимости от температур наружного воздуха.

Использование контура промежуточного теплоносителя и встроенной в него аккумуляторной емкости позволяет решить сразу несколько задач. Возможность подвода к теплоносителю теплоты от внешних источников, таких как система теплоснабжения здания, позволяет поддерживать температуру приточного воздуха в период пиковых нагрузок. Благодаря этому становится возможным уменьшение типоразмера встроенного теплового насоса при сохранении необходимого коэффициента обеспеченности. В случае частичной нагрузки в более теплый период года, избыточная теплота, отнимаемая устройством, сохраняется в теплоаккумуляторе и может быть использована в дальнейшем без запуска теплового насоса. За счет этого удается избежать необходимости прямого регулирования производительности фреонового контура и связанных с этим значительных затрат на производство установки. В конечном итоге наличие контура теплоносителя позволяет устройству обеспечивать стабильную работу во всем диапазоне нагрузок без значительного повышения ее стоимости.

Помимо эффективной утилизации теплоты устройство может обеспечивать централизованное охлаждение приточного воздуха. Для реализации этой функции в устройстве предусмотрена возможность установки в фреоновый контур четырехходового клапана, двустороннего расширительного устройства и двух соленоидных вентилей. При минимальных изменениях в изначальной конструкции устройство позволяет заменить канальный кондиционер, обеспечивая эффективное охлаждение приточного воздуха в теплый период года. При этом нет необходимости в установке внешнего компрессорно-конденсаторного блока или чиллера - отводимая от приточного воздуха теплота отдается вытяжному воздуху. Такое решение позволяет не только уменьшить количество монтажных операций на объекте и сократить капиталовложения, но и сохранить внешний облик оснащаемого здания, что особенно важно при коттеджном строительстве и модернизации охраняемых объектов культурного наследия.

Конструктивные особенности теплоутилизатора не требуют сведения воздуховодов приточной и вытяжной вентиляции в одну точку, благодаря чему удается сэкономить пространство и упростить монтаж на объекте. Помимо этого, являясь теплообменным аппаратом с промежуточным теплоносителем, устройство может быть использовано на объектах, на которые распространяются ограничения связанные с недопустимостью контакта вытяжного и приточного воздуха, таких как учреждения здравоохранения и некоторые производственные помещения.

На данный момент проект находится на стадии разработки конструкторской документации, необходимой для создания действующего прототипа теплоутилизатора. Изготовление и последующие испытания прототипа, запланированные в лаборатории кафедры инженерного проектирования систем жизнеобеспечения Университета ИТМО, позволят с точностью определить эксплуатационные характеристики устройства, разработать для него методики расчета и подбора.

УДК 621.577.2

Перспективы использования тепловых насосов в системах вентиляции

Канд. техн. наук Никитин А.А. [e-mail] Муравейников С.С. [e-mail] Крылов В.А. [e-mail] Университет ИТМО 191002, Россия, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, 9

Возрастающие требования к качеству жизни устанавливают все более высокие стандарты характеристик вентиляционных систем, используемых в современном строительстве. Эти характеристики влияют не только на комфорт людей, но и на их здоровье. Многими исследованиями доказаны зависимости между количеством подаваемого свежего воздуха и количеством случаев заболевания так называемыми «болезнями, связанными с работой в здании».Так же некоторые ученые выявили повышение уровня производительности труда сотрудников при повышении качества внутренней среды в помещении. Таким образом, улучшение здоровья, комфорта и безопасности людей в зданиях имеет потенциал для экономических и социальных выгод за счет повышенной производительности труда, снижения заболеваемости и расходов на медицинское обслуживание. Является целесообразным и экономически обоснованным использование все более совершенных систем вентиляции, как в строящихся зданиях, так и при модернизации существующих. Однако это приводит к повышению не только капитальных затрат, но и эксплуатационных. По данным исследователей в странах Европы доля энергозатрат на систему вентиляции может составлять до 60 % от общего энергопотребления здания. Следовательно, повышение энергоэффективности одной лишь системы вентиляции способно оказать значительное влияние на экономические аспекты эксплуатации здания. И внедрение в эти системы технологий, основанных на теплонасосном оборудовании может стать одним из ключевых способов реализации этих целей.

Ключевые слова: тепловой насос, вентиляционные системы, процесс теплообмена, энергоэффективность, параметры воздуха.

001:10.17586/2310-1148-2016-9-4-57-61

The prospects of use of thermal pumps in systems of ventilation

Ph.D. Nikitin A. A. [e-mail] Muraveinikov S.S. [e-mail] Krylov V. A. [e-mail]

ITMO University 191002, Russia, St. Petersburg, Lomonosov str., 9

Increasing requirements on the quality of life set ever higher standards of performance of ventilation systems used in modern construction. These characteristics affect not only the comfort of people, but also on their health. Many studies have shown relation between amount of supplied fresh air and the number of cases of so-called "building related diseases." Also, some scientists have identified raising level of employee's productivity with improving quality of the internal environment. Therefore, improving health, comfort and safety of the building occupants has the potential for economic and social benefits through increased productivity, reduced sickness level and medical costs. It is expedient and economically justified to use increasingly sophisticated ventilation systems, both in new buildings and in modernizing existing ones. However, this leads to increasing of operation costs as well as capital costs. According to researchers in European countries, the share energy consumption by the ventilation system can make up to 60% of the total building energy consumption. Consequently, improvement of energy efficiency of ventilation system alone could have a significant impact on the economic aspects of the operation of building. And applying of the heat pumps based technologies to these systems could be one of the key ways to achieve these goals. Keywords: heat pump, ventilation systems, heat exchange process, energy efficiency, air parameters.

Проблема обеспечения комфортных условий в своем жилище сопровождала человека на всем протяжении истории его развития. Ключевым моментом в течение этого времени было поддержание в доме комфортной температуры и сохранение этого параметра не зависимо от быстро изменяющихся условий окружающей среды.

Большинство современных систем достаточно эффективны, однако, количество теплоты, доходящее до потребителя всегда меньше затраченной энергии. Тем не менее, на сегодняшний день существует технологическое решение, позволяющее обойти это ограничение - тепловой насос. Используя в своей конструкции охладительный и нагревательный элементы, тепловой насос переносит тепловую энергию от источника с низкой температурой к потребителю. [1,2] Особенностью такого устройства является то, что количество тепловой энергии, доходящей до потребителя через нагревательный элемент в несколько раз больше чем количество энергии, затрачиваемой на этот процесс.

Известно, что вся материя с температурой выше абсолютного нуля обладает тепловой энергией, следовательно, некоторую часть этой энергии из нее можно извлечь. Незамерзающие водоемы, почва и даже холодный зимний воздух обладают такой энергией, причем эта энергия является возобновляемой. [3] Свойство процесса теплообмена предполагает разницу температур - при этом условии энергия от более нагретого тела передается телу с меньшей температурой. Следовательно, чтобы извлечь низкопотенциальную энергию из вышеперечисленных источников необходимо обеспечить их контакт со средой обладающей еще более низким значением температуры. [4] Похожий принцип применяется повсеместно в холодильной технике: хладоноситель или хладагент забирает энергию от охлаждаемых объектов и переносит её на более высокий температурный уровень, что позволяет в итоге, посредством теплообмена передать её менее теплой окружающей среде. Именно это свойство подобных устройств переносить тепловую энергию от холодного объекта к теплому и лежит в основе принципа работы тепловых насосов. А самым важным их свойством является то, что количество перенесенной энергии в несколько раз выше, чем количество энергии, затраченной на этот процесс устройством. Используя тепловой насос, можно обеспечить потребителя теплом с наименьшими затратами и многолетний опыт применения этого вида устройств за рубежом только подтверждает их эффективность.

Однако, тепловые насосы, не смотря на свои высокие эксплуатационные показатели, не получили широкого распространения в России. Причиной этому могут быть как относительно низкие цены на газ, позволяющие поставить тепловые насосы в один ряд по окупаемости с отопительным оборудованием, работающим на голубом топливе так и высокую стоимость самого теплонасосного оборудования, а также монтажа необходимого для его работы технологического оснащения (рис.1) [5].

25

20

15

10

19

18

11 11 11

Газовый котел (сжиженный газ)

Пеллетный котел

Геотермальный тепловой насос Dimplex

Воздушный тепловой насос Dimplex

Воздушный тепловой насос Mitsubishi Electric

Рис. 1. Срок окупаемости тепловых насосов, предназначенных для отопления

Тем не мене использование технологии теплового насоса не ограничивается отоплением. В некоторых устройствах, применяемых, например, в области вентиляции и кондиционирования, помимо нагревательных элементов используются и охладители, так же являющиеся функциональной частью теплового насоса. И нагреватель, и охладитель присутствуют во всех тепловых насосах, но практическую пользу приносит, как правило, лишь один, второй же служит для обеспечения работы первого. Устройство, использующее оба элемента в практических целях, позволит раскрыть потенциал теплонасосного оборудования в полной мере [6].

5

0

Возрастающие требования к качеству жизни устанавливают все более высокие стандарты характеристик вентиляционных систем, используемых в современном строительстве. Эти характеристики влияют не только на комфорт людей, но и на их здоровье. Многими исследованиями доказаны зависимости между количеством подаваемого свежего воздуха и количеством случаев заболевания так называемыми «болезнями, связанными с работой в здании» [7]. Так же некоторые ученые выявили повышение уровня производительности труда сотрудников при повышении качества внутренней среды в помещении. Таким образом, улучшение здоровья, комфорта и безопасности людей в зданиях имеет потенциал для экономических и социальных выгод за счет повышенной производительности труда, снижения заболеваемости и расходов на медицинское обслуживание.

Является целесообразным и экономически обоснованным использование все более совершенных систем вентиляции, как в строящихся зданиях, так и при модернизации существующих. Однако это приводит к повышению не только капитальных затрат, но и эксплуатационных. По данным исследователей в странах Европы доля энергозатрат на систему вентиляции может составлять до 60 % от общего энергопотребления здания [8].

Следовательно, повышение энергоэффективности одной лишь системы вентиляции способно оказать значительное влияние на экономические аспекты эксплуатации здания. И внедрение в эти системы технологий, основанных на теплонасосном оборудовании может стать одним из ключевых способов реализации этих целей.

Помимо поддержания комфортной температуры некоторым потребителям требуется регулировать и другие параметры воздушной среды в помещении. Так поддержание приемлемого показателя относительной влажности воздуха является одним из основных требований при эксплуатации отдельных объектов. Бассейны, ледовые арены, некоторые производственные и складские помещения не могут обойтись без специальных устройств - осушителей воздуха. Избыточное влаговыделение при эксплуатации этих объектов или негативное воздействие повышенной влажности на технологические процессы и сохранность находящихся в помещении товаров и других материальных ценностей требует вмешательства в процессы обработки воздуха, направленного на удаление из него избытков влаги.

Одним из основных способов такого воздействия является осуществление процесса охлаждения воздуха помещения в поверхностном воздухоохладителе, сопровождающегося выпадением избыточной влаги в виде конденсата. По завершении этого процесса получается воздух с низким влагосодержанием и низкой температурой. Перед тем чтобы подавать такой воздух в обслуживаемое помещение его нужно нагреть [9,10].

Осуществив эти два процесса можно обеспечить в помещении, как комфортную температуру, так и необходимую относительную влажность. Но применение вышеописанной схемы так же приводит к большим энергозатратам, как на процесс охлаждения, так и на процесс нагрева. В случае необходимости удаления большого количества влаги этот метод так же не является эффективным [11].

Взяв за основу два этих метода, некоторым производителям удалось добиться высоких эксплуатационных показателей своего оборудования. Комбинирование подачи наружного воздуха с обработкой воздуха в помещении, снижение потребляемой мощности благодаря утилизации теплоты, а также использование принципов теплового насоса для нужд нагрева и охлаждения позволило во много раз снизить стоимость эксплуатации таких устройств. [12]

Подобные установки в основном повторяют компоновку вентиляционных приточно-вытяжных агрегатов. Воздух перемещается при помощи вентиляторов, заслонками регулируется подача наружного воздуха, встречные потоки обмениваются теплом в рекуператоре и при необходимости приточный воздух подогревается в водяном нагревателе [13]. Отличия заключаются в установленном в корпусе тепловом насосе, состоящем из компрессора, конденсатора и испарителя. На поверхности испарителя выпадает конденсат, что позволяет осушать воздух в режиме полной или частичной рециркуляции, а конденсатор и компрессор отдают тепло приточному воздуху, тем самым компенсируя охлаждение на испарителе или забор наружного воздуха с более низкой температурой [14].

Интересной особенностью такого оборудования является высокая энергоэффективность при нагреве воздуха. Система с тепловым насосом способна полностью передать теплоту вытяжного воздуха приточному, что невозможно при использовании классических схем теплоутилизации, предполагающих использование пластинчатых или роторных теплообменников. Более того при определенных температурах из вытяжного воздуха можно извлечь большее количество тепловой энергии чем это физически позволяет сделать обычный теплообмен. Таким образом удается получить излишек тепла, который может быть накоплен, например, в системе отопления и использоваться в дальнейшем для нагрева воздуха без задействования теплового насоса.

Использование вытяжного воздуха в качестве источника теплоты повышает производительность теплового насоса в сравнении с использованием для этих целей наружного воздуха. При установке низкотемпературного теплообменника в более теплой среде снижается нагрузка на компрессор, что приводит к меньшему энергопотреблению [15]. Следовательно, уменьшается период окупаемости подобного оборудования, а его дальнейшая эксплуатация приводит к большей экономической выгоде.

Подобные возможности системы были подробно проанализированы при разработке оборудования для осушения воздуха спортивно-оздоровительного комплекса в городе Волосово Ленинградской области. При проектировании двух осушительных установок ставились задачи не только поддержания допустимого уровня

влажности, но и уменьшения энергозатрат на нагрев воздуха. Результаты расчетов показали преимущество использования теплонасосной конфигурации основанной на утилизации теплоты вытяжного воздуха в сравнении с традиционными способами отопления, включая отопление с нагревом воды магистральным газом (рис. 2).

1400000 1200000 ЮООООО 300000 600000 400000 200000 О

РубУгод Магистральный газ Сжиженный газ Дизельное топливо

■ И сп ол ьзова н и е водяного нагревателя ■ И с п ол ьзова н и е теп л ового н а с ос а

Рис. 2. Сравнение эксплуатационных затрат на нагрев воздуха

Подобные показатели демонстрируют широкие возможности для использования теплонасосного оборудования в системах вентиляции для повышения её энергоэффективности. Использование ключевых принципов осушительного оборудования перспективно при решении стандартных задач в области вентиляции. Это позволит сконцентрироваться на показателях энергоэффективности, не уделяя внимания требованиям к осушению воздуха. Создание подобных систем на основе опыта проектирования и эксплуатации осушительных установок как примеров использования принципов теплового насоса в системах вентиляции представляется в таком случае осуществимой задачей в реалиях современного производства. Частичный переход на новое оборудование как потребителей, так и производителей так же легко осуществим за счет схожести принципов компоновки, производства и автоматизации этих систем.

Литература

1. 1.Васильев Г.П. Теплохладоснабжение зданий и сооружений с использованием низкопотенциальной тепловой энергии поверхностных слоев земли, Москва, издательский дом «Граница», 2006г.

2. Крылов, В.А., Муравейников С.С., Рябова Т.В. Разработка экспериментального стенда для исследования работы геотермального зонда теплового насоса // Материалы конференции. - СПб.: Университет ИТМО. 2015.С. 75.

3. ORKUSTOFNUN Working Group, Iceland (2001): Sustainable production of geothermal energy - suggested definition. IGANewsno. 43, January-March 2001

4. Никитин А.А., Баранов И.В., Черноозерский В., Крылов В.А. Учет неравномерности температурного поля в геотермальной скважине теплового насоса // Вестник Международной академии холода. 2015. № 1.

5. Никитин А.А. Теплонасосные системы как источник тепло- и хладоснабжения зданий. - София, 2012. - Т. 1. -С. 207-212.

6. Горшков В.Г. Тепловые насосы. Аналитический обзор // Справочник промышленного оборудования. - 2004. - № 2.

7. Расщепкин А.Н., Архипова Л.М. Основы теории кондиционирования воздуха: Учебное пособие. / Кемеровский технологический институт пищевой промышленности. - Кемерово, 2006. - 78 с.

8. Awbi H.B. 2003. Ventilation of buildings, Second Edition, Taylor & Francis, London.

9. Bakô-Birô, Zs. 2004. Human perception, SBS symptoms and performance of office workduring exposure to air polluted by building materials and personal computers. Ph.D. Thesis. International Centre for Indoor Environment and Energy. Technicaluniversity of Denmark.

10. Bakô-Birô, Zs.,Kochhar, N., Clements-Croome, D.J., Awbi, H.B. and Williams, M. 2008. Ventilation rates in schools and pupil's performance using computerized as- sessment tests, Proceedings of Indoor Air 2008, Copenhagen, Denmark, Paper No. 880, ISBN 9788778772701.

11. Калнинь И.М. Энергосберегающие теплонасосные технологии // Экологические системы. 2003. № 6.

12. Харитонов, В.П. Проектирование систем вентиляции для закрытых бассейнов в коттеджах // АВОК. № 6. 2007. с.52.

13. Awbi H.B, Energy efficient ventilation for retrofit buildings, University of Reading, London, 2016.

14. Исса М.М. Разработка и исследование альтернативных систем кондиционирования воздуха: дис. ... канд. техн. наук: 05.04.03 / ИссаМажедМохамед. - Одесса, 1996 16 с.

15. Васильев Г.П., Крундышев Н.С. Энергоэффективная сельская школа в Ярославской области // АВОК. №5. 2002г.

References

1. Vasilyev of G. P. Teplokhladosnabzheniye of buildings and constructions with use of low-potential thermal energy of blankets of the earth, Moscow, Granitsa publishing house, 2006.

2. Krylov, VA., Muraveynikov S. S., Ryabova T. V. Development of the experimental stand for a research of operation of the geothermal probe of the thermal pump // conference Materials. - SPb.: ITMO university. 2015. P. 75.