Разработка методов расчета систем вентиляции на основе стационарных переключающихся регенеративных теплоутилизаторов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.03, кандидат наук Монаркин Николай Николаевич

• Монаркин Николай Николаевич
• кандидат наук
• 2021

Оглавление диссертации кандидат наук Монаркин Николай Николаевич

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ ПРОБЛЕМ ДЕЦЕНТРАЛИЗОВАННОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ, ДЕЦЕНТРАЛИЗОВАННЫХ ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ И МЕТОДОВ ИХ РАСЧЕТА

1.1 Актуальность децентрализованной вентиляции

1.2 Обзор децентрализованных вентиляционных устройств

1.3 Стационарные переключающиеся регенеративные теплоутилизаторы

1.4 Обзор методов расчета СПРТ

1.5 Выводы по главе

ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОВОЙ РАБОТЫ СПРТ

2.1 Постановка задачи

2.2 Определение коэффициента теплоотдачи

2.3 Построение математической модели процесса теплопередачи в СПРТ

2.4 Численное представление составленной математической модели

2.5 Результаты численной реализация составленной математической модели

2.6 Точное решение для температуры насадки

2.7 Выводы по главе

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СПРТ

3.1 Экспериментальная установка «Исследование температурного режима СПРТ»

3.2 Результаты экспериментального исследования СПРТ

3.3 Сравнение расчетных и экспериментальных данных по температурному режиму СПРТ

3.4 Выводы по главе

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ, ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ И РЕЖИМНЫХ ПАРАМЕТРОВ РЕГЕНЕРАТОРА НА

ЕГО ТЕПЛОВУЮ И АЭРОДИНАМИЧЕСКУЮ ЭФФЕКТИВНОСТЬ

4.1 Тепловая и аэродинамическая эффективность СПРТ

4.2 Влияние геометрических параметров СПРТ на его тепловую эффективность

4.3 Влияние теплофизических параметров насадки СПРТ на его тепловую

эффективность

4.4. Влияние режимных параметров СПРТ на его тепловую эффективность

4.5 Влияние геометрических и режимных параметров СПРТ на его аэродинамическую эффективность

4.6 Экономическое обоснование параметров СПРТ

4.7 Выбор рациональных геометрических, теплофизических и режимных параметров регенератора

4.8 Выводы по главе

ГЛАВА 5. ИНЖЕНЕРНАЯ МЕТОДИКА ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ ВЕНТИЛЯЦИИ НА ОСНОВЕ СПРТ

5.1 Алгоритм инженерной методики проектирования системы вентиляции на основе СПРТ

5.2 Пример подбора параметров и количества СПРТ согласно предложенной инженерной методике

5.3 Подбор вентиляторов для СПРТ

5.4 Технико-экономическое обоснование системы вентиляции на основе СПРТ

5.5 Качество воздухообмена при использовании СПРТ

5.6 Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ

ПРИЛОЖЕНИЕ

ПРИЛОЖЕНИЕ

ПРИЛОЖЕНИЕ

148

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка методов расчета систем вентиляции на основе стационарных переключающихся регенеративных теплоутилизаторов»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. В настоящее время в вентиляции гражданских зданий существуют проблемы связанные с высоким расходом тепловой энергии и нарушением требуемого воздухообмена. Расход теплоты происходит при выбросе вытяжного воздуха в атмосферу и при нагреве наружного приточного воздуха в холодный период года. Воздухообмен же становится недостаточным при использовании современных герметичных окон, что снижает или полностью прекращает естественный приток воздуха, а также при неустойчивой работе естественной приточно-вытяжной вентиляции и износе существующих систем. При этом необходимость энергосбережения и соблюдения требуемых параметров микроклимата в помещениях регламентируется нормативно-правовыми актами вплоть до федеральных законов Российской Федерации.

Одним из вариантов совмещения функций воздухообмена и энергосбережения является применение стационарных переключающихся регенеративных теплоутилизаторов (СПРТ). СПРТ представляют собой децентрализованное вентиляционное устройство, основанное на принципе регенеративного теплообменного аппарата, где теплопередающим элементом является регенеративная насадка, а воздух побуждается в движение реверсивным вентилятором.

Несмотря на преимущества СПРТ: более высокий КПД, чем у рекуператоров; устойчивость работы по сравнению с естественной вентиляцией; функция энергосбережения по сравнению с приточными (инфильтрационными) клапанами; низкая стоимость по сравнению с централизованными системами вентиляции и т.д., в существующих работах не даны обоснованные рекомендации по конкретным параметрам СПРТ, а также отсутствует целостная методика проектирования систем вентиляции на основе СПРТ.

Степень разработанности темы исследования. Теоретическими основами работы являются научные исследования советских, российских и зарубежных ученых (в алфавитном порядке): А.Е. Алешин, Е.М. Белова, В. Н. Богословский,

В.А. Васильев, М.И. Гримитлин, Н.Н. Елин, А.А. Жукаускас, В.П. Исаченко, Ю.А. Кирсанов, С.С. Кутателадзе, Ю.И. Ланда, В.В. Лебедев, А.В. Лыков, И.Д. Ляховицкий, Г.А. Максимов, М.Ю. Ометова, В.А. Пронин, Г.В. Рыбкина, Ю.А. Табунщиков, Ф.Ф. Цветков, А.В. Цыганков, A. Anzelius, W.M. Kays, A.L. London, H. Hauzen, V. Heiligenstadt, V. Nusselt и др., труды которых посвящены изучению термических и гидравлических процессов в теплообменных аппаратах, построению теории создания микроклимата в помещениях, а также созданию методик расчета вентиляционных устройств с теплоутилизаторами.

Цель диссертационного исследования заключается в разработке методов расчета и оптимизации энергетически эффективных систем вентиляции с использованием СПРТ.

Задачи диссертационного исследования:

1. Провести анализ существующих методик расчета систем вентиляции с использованием СПРТ, определить их достоинства и недостатки.

2. Разработать математическую модель теплопередачи в СПРТ, которая бы учитывала специфику работы СПРТ.

3. Разработать алгоритм решения построенной математической модели теплопередачи в СПРТ.

4. Выполнить верификацию математической модели теплопередачи в СПРТ экспериментом.

5. Исследовать с помощью математической модели влияние изменения геометрических, теплофизических и режимных параметров СПРТ на его тепловую и аэродинамическую эффективность.

6. Разработать на основе полученных результатов исследования инженерную методику проектирования системы вентиляции с использованием СПРТ.

Объект исследования - система вентиляции со стационарными переключающимися регенеративными теплоутилизаторами.

Предмет исследования - зависимости параметров работы системы вентиляции, основанной на СПРТ, от геометрических, теплофизических и режимных параметров СПРТ.

Научная новизна исследования заключается в следующем:

1. Разработана математическая модель теплопередачи между воздухом и насадкой в СПРТ при ламинарном движении воздуха в каналах.

2. Получены закономерности, описывающие влияние геометрических, теплофизических и режимных параметров на тепловую и аэродинамическую эффективность СПРТ.

3. Получены критерии и зависимости, позволяющие определять энергетически и экономически оптимальный расход воздуха через СПРТ.

Методологической основой диссертационного исследования служат теоретические положения по расчету теплообменных аппаратов; теория теплообмена; теоретические основы гидродинамики; теоретические основы создания микроклимата в помещениях; теория математического моделирования; методы планирования экспериментальных исследований.

В качестве источников информации использованы действующие нормативные документы в исследуемой области (государственные стандарты и своды правил), стандарты организаций, научные публикации (статьи) и патенты на изобретения, а также учебные и справочные материалы.

Область исследования соответствует требованиям паспорта научной специальности ВАК: 05.23.03 - Теплоснабжение, вентиляция, кондиционирования воздуха, газоснабжение и освещение, а именно п. 1 «Совершенствование, оптимизация и повышение надежности систем теплогазоснабжения, отопления, вентиляции и кондиционирования, методов их расчета и проектирования. Использование нетрадиционных источников энергии» и п. 3 «Создание и развитие эффективных методов расчета и экспериментальных исследований систем теплоснабжения, вентиляции, кондиционирования воздуха, газоснабжения, освещения, защиты от шума».

Теоретическая значимость исследования заключается в разработке математической модели теплопередачи между воздухом и регенеративной насадкой, адаптированной для СПРТ.

Практической значимостью исследования является:

1. Программное обеспечение для расчета тепловой работы СПРТ.

2. Рекомендации по рациональным геометрическим, теплофизическим и режимным параметрам СПРТ.

3. Рекомендации по проектированию системы вентиляции на основе СПРТ.

Личный вклад автора. Постановка задачи; разработка математической

модели теплопередачи в регенеративной насадке СПРТ и ее экспериментальная верификация (участие в проведении эксперимента); программное решение верифицированной математической модели; анализ полученных расчетных и экспериментальных результатов.

Апробация работы. Основные результаты диссертационного исследования представлены на IX и XIII международной научно-технической конференции «Автоматизация и энергосбережение машиностроительного и металлургического производств, технология и надежность машин, приборов и оборудования» (город Вологда, 18-19 марта 2014 г., 27 марта 2018 г.); 68-ой международной научно-практической конференции студентов, аспирантов, молодых ученых и докторантов «Актуальные проблемы современного строительства» (город Санкт-Петербург, 15-17 апреля 2015 г.); XIV и XVI всероссийской научной конференции «Вузовская наука - региону» (город Вологда, 25 февраля 2016 г., 27 февраля 2018 г.); IX международной научно-технической конференции, посвященной 175-летию со дня рождения Х.С. Леденцова «Интеллектуально-информационные технологии и интеллектуальный бизнес (ИНФОС-2017)» (город Вологда, 30 июня - 1 июля 2017 г.); международной научной конференции X Академических чтениях «Актуальные вопросы строительной физики. Энергосбережение. Надежность строительных конструкций и экологическая безопасность», посвященных памяти академика РААСН Осипова Г.Л. (город Москва, 2-5 июля 2019 г.).

Положения, выносимые на защиту:

1. Математическая модель теплопередачи между воздухом и насадкой в единичном эквивалентном канале регенеративной насадки СПРТ.

2. Результаты верификации математической модели на экспериментальной установке.

3. Зависимости тепловой и аэродинамической эффективности СПРТ от изменения его геометрических, теплофизических и режимных параметров.

4. Рекомендации по рациональным геометрическим, теплофизическим и режимным параметрам СПРТ.

5. Инженерная методика проектирования системы вентиляции на основе СПРТ.

Достоверность результатов диссертационного исследования подтверждается использованием фундаментальных положений по расчету теплообменных аппаратов, систем вентиляции зданий; применением современной системы автоматизированного проектирования (САПР); удовлетворительной сходимостью экспериментальных данных, полученных с помощью высокоточных измерительных приборов (средств измерения), и теоретических результатов, найденных путем решения разработанной математической модели.

Реализация результатов работы. Разработанная инженерная методика проектирования систем вентиляции на основе СПРТ внедрена в проектную практику организации ООО «Атмосфера «35» в городе Вологде.

Метод программного расчета параметров СПРТ внедрен в учебный процесс по ряду дисциплин, преподаваемых на кафедре «Теплогазоводоснабжение» Вологодского государственного университета.

Публикации. Основные результаты диссертационного исследования представлены в 13 публикациях, в том числе в 5 статьях, опубликованных в реферируемых журналах из перечня ВАК.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав с выводами по каждой из них и заключения. Диссертация содержит 1 48 страниц машинописного текста, 7 таблиц, 62 рисунка, 73 формулы, 4 приложения, список условных обозначений и список литературы из 118 наименований.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ ПРОБЛЕМ ДЕЦЕНТРАЛИЗОВАННОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ, ДЕЦЕНТРАЛИЗОВАННЫХ ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ И МЕТОДОВ ИХ РАСЧЕТА

1. 1 Актуальность децентрализованной вентиляции

Гражданские здания в России и мире в целом нуждаются в качественной вентиляции, так как в них происходит длительное пребывание людей. Здесь под гражданскими понимаются жилые здания, предназначенные, в первую очередь, для отдыха людей и ведения быта [86], общественные, где характерной чертой является массовость пребывания [82], административные, где люди занимаются в основном умственным трудом [84]. Для таких зданий в первую очередь предусматривается централизованная вентиляция, преимуществом которой является логичная (экономичная) компоновка систем для обслуживания здания в целом или значительной его части, возможность забора, обработки и выброса воздуха сосредоточенно в одном месте. Кроме того в подобных зданиях часто применяются механические системы, устойчивые перед изменением параметров воздуха.

Не смотря на преимущества централизованных систем вентиляции, они имеют ряд недостатков, среди которых наблюдается:

- высокие энергетические и денежные затраты на проектирование, монтаж и эксплуатацию;

- неудовлетворительная работа систем, приводящая к возникновению застойных воздушных зон и недостаточному или вовсе отсутствующему воздухообмену, что может быть вызвано ошибками при проектировании, монтаже, наладке системы, а также неустойчивой работой естественных (гравитационных) систем.

Указанные проблемы наиболее характерны для жилых зданий, где неустойчивые естественные системы вентиляции часто неудовлетворительно обеспечивают воздухообмен, а население усугубляет ситуацию, устанавливая герметичные окна, которые без дополнительных мероприятий полностью прекращают приток воздуха в помещение и приводят в бездействие всю систему вентиляции. При этом в базовых показателях распределение расходов тепловой

энергии в типовой многоэтажной застройке осуществляется почти поровну между трансмиссионными теплопотерями (50-55 %) и вентиляцией (45-50 %). Годовой баланс на отопление и вентиляцию для таких зданий распределяется согласно источнику [49] следующим образом:

2

- трансмиссионные теплопотери - 63-65 кВтч/м год;

- нагрев вентиляционного воздуха - 58-60 кВт ч/м год;

- внутренние тепловыделения и инсоляция - 25-30 кВт ч/м год.

В развивающихся странах затраты на строительство и эксплуатацию зданий может достигать половину всей вырабатываемой энергии, в развитых странах этот показатель равен приблизительно одной третьей части. Россия в этой сфере занимает промежуточное положение и тратит до 40-45% всей вырабатываемой энергии [97]. Исходя из этого, энергосбережение в строительной отрасли чрезвычайно актуально.

С точки зрения энергосбережения проблема эффективной вентиляции присутствует уже длительное время, как в России, так и в развитых странах, в общем. История отечественного регулирования энергосбережения на государственном уровне началась еще в 90-е годы XX века, но достаточно четко нормативная база сформировалась с выходом Федерального закона № 261 ФЗ «Об энергосбережении...» [68].

В настоящее время к вновь возводимым зданиям предъявляются высокие требования по энергетической эффективности и энергосбережению в виду политики направленной на экономию энергетических ресурсов, а также постоянно развивающихся и совершенствующихся технологий и материалов в строительстве. Если рассматривать здания, построенные в прошлом столетии, то вопрос достаточного воздухообмена решался за счет высокой воздухопроницаемости наружных ограждений. То есть еще на этапе проектирования закладывалась и учитывалась инфильтрация свежего воздуха, как вид приточной вентиляции в зданиях. Современные же здания имеют повышенную герметичность, которая с одной стороны снижает тепловые потери, повышая тем самым энергоэффективность здания, а с другой стороны вызывает

побочный эффект связанный с накоплением в воздухе помещений различных вредных примесей. Здесь можно отметить следующие факторы, вызывающие загрязнение воздуха [12, 41, 116]:

- метаболические выделения в результате жизнедеятельности человека;

- повышенная влажность воздуха за счет внутренних источников влаги;

- формальдегиды, выделяемые из отделочных материалов и мебели;

- окись углерода и двуокись азота, которые образуются при неполном сгорании газа и других видов топлива;

- радон и его дочерние продукты, выделяющиеся из строительных материалов;

- волокна асбеста;

- свинец и другие тяжелые металлы, содержащиеся в различных аэрозолях;

- биологические загрязнения, включая грибки, плесень, бактерии и пр.;

- устойчивые запахи.

Кроме того, в нашей стране встречаются такие здания и помещения, где вентиляционные системы отсутствуют полностью либо существующие системы устарели до полной недееспособности.

Поэтому как одно из мероприятий по энергосбережению и альтернатива дорогостоящих во всех отношениях центральных систем вентиляции, может рассматриваться децентрализованная вентиляция. В первую очередь такая вентиляция основывается на децентрализованных вентиляционных устройствах, к которым предъявляются требования энергоэффективности и обеспечения качественного воздухообмена, направленного на обеспечение требуемых параметров микроклимата помещений.

1.2 Обзор децентрализованных вентиляционных устройств

Отличительной чертой децентрализованных вентиляционных устройств является компактность. При этом для их расположения не требуется специальных площадей, и, как правило, они монтируются в наружное ограждение здания.

Примитивным примером децентрализованной вентиляции являются инфильтрационные клапаны, представляющие собой по сути отверстия в стене

или оконной конструкции для притока воздуха, применяются совместно с вытяжными системами, в первую очередь, как решение проблемы герметичных окон. На рисунках 1.1 и 1.2 в качестве примера приведены клапан KIV Quadro производства итальянской компании Vórtice, устанавливаемый в наружную стену, и клапан «Air-Box» (Россия), устанавливаемый в конструкцию окна.

max 1000

Рисунок 1.1 - Принципиальная схема и внешний вид инфильтрационного клапана KIV Quadro: 1 - регулировочная ручка, 2 - крышка оголовка, 3 - теплоизоляция оголовка, 4 - фильтр EU-3, 5 - уплотнитель, 6 - уплотнительное кольцо, 7 - пластиковый канал, 8 - теплошумоизоляция,

9 - решетка алюминиевая с сеткой

Производительность таких клапанов напрямую зависит от величины разряжения, создаваемого вытяжными системами. Логично, что в холодный период года существенным недостатком инфильтрационных клапанов является холодное дутье (эффект сквозняка), так как наружный воздух без подогрева поступает в помещение. Для борьбы с таким явлением клапаны могут

устанавливаться вблизи отопительных приборов, однако подобно мероприятие требует отдельного изучения. Таким образом, инфильтрационные клапаны не являются полноценным децентрализованным вентиляционным устройством и не могут обеспечить требуемые параметры микроклимата помещения в холодный период года.

место установки клапана и уплотнителя

Рисунок 1.2 - Принципиальная схема инфильтрационного клапана «Air-Box»

Учитывая вышесказанное в децентрализованной вентиляции необходимо применение теплообменных аппаратов для нагрева приточного воздуха в холодный период года. Причем для повышения энергетической эффективности рационально применять утилизацию теплоты вытяжного воздуха.

Теплообменные аппараты или просто теплообменники используются как в приточных, так и в вытяжных системах вентиляции различных зданий. Их применение в приточной вентиляции вызвано необходимостью тепловой

обработки воздуха (нагрев или охлаждение) перед подачей в обслуживаемое помещение. В вытяжных системах теплообменники выступают в роли утилизаторов тепловой энергии, что исходит из требования энергосбережения и энергоэффективности инженерных систем. Также теплообменный аппарат может объединить системы в единую приточно-вытяжную установку. Основные процессы утилизации теплоты (холода) вытяжного воздуха заключаются в передаче её приточному воздуху.

По конструкции и принципу действия теплообменники делятся на аппараты поверхностного типа и смешивающего (рис. 1.3). В первых теплообменниках теплоноситель контактирует с твердой поверхностью, которая полностью или частично участвует в теплообмене. При этом поверхностные теплообменники подразделяются на рекуперативные и регенеративные. В рекуперативных теплообмен осуществляется через разделяющую теплоносители стенку, то есть твердая часть аппарата выступает в роли проводника тепловой энергии. Регенеративные теплообменники это аппараты, в которых горячие и холодные потоки жидкости или газа попеременно омывают одну и ту же твердую поверхность (насадку), то есть твердая часть аппарата выступает в роли аккумулятора теплоты [24]. В смешивающих же происходит непосредственное смешение горячего и холодного теплоносителя.

Рекуперативные и регенеративные теплообменные аппараты широко применяются в вентиляции, в том числе децентрализованной, в качестве теплоутилизаторов. При этом наибольшее распространение имеют рекуперативные теплоутилизаторы, в которых потоки вытяжного и приточного воздуха разделены стенкой, что полностью предотвращает их смешивание. Смешивающие же теплообменники редко являются теплоутилизаторами, хотя в центральных кондиционерах они применяются в качестве смешивающих камер. Также можно выделить теплоутилизаторы с промежуточным теплоносителем, где теплота между потоками вытяжного и приточного воздуха переносится водой, раствором, хладагентом и т.д. Регенеративные теплообменники в основном используются как теплоутилизаторы вытяжного воздуха, и в свою очередь по

принципу действия подразделяются на роторные (вращающиеся) и стационарные (переключающиеся) или по-другому с неподвижной и подвижной насадкой. Широко распространены приточные камеры центральных систем с рекуперацией теплоты, где установлены роторные регенераторы [48]. Стационарные регенераторы не используются в центральных системах вентиляции в виду сложности организации переключения между циклами притока и вытяжки. Однако они нашли свое применение в компактных децентрализованных устройствах. На рисунке 1.4 приведены примеры перечисленных теплоутилизаторов.

Теплообменники

Г

Поверхностные

Смешивающие

7

«Пар-жидкость»

7 \

Барботажные Пленочные Струйные

7

«Жидкость-газ»

V

С насадкой Без насадки

Рекуперативные

\

По конструкции

7 ^

\

По схеме движения теплоносителей

Роторные Пластинчатые

Конденсационные

Сорбционные

Гигроскопические

—| Кожухотрубные" Прямоточные

«Газ-газ»

Противоточные

«Жидкость-газ» Перекрестный ток

«Жидкость-пар»| Смешанный ток

«Жидкость- жидкость»

Роторные

7

Регенер

ативные

Стационарные переключающиеся^

Рисунок 1.3 - Классификация теплообменных аппаратов

Среди применяемых в вентиляции устройств утилизации теплоты при сходных массогабаритных показателях наибольшей энергетической эффективностью обладают регенеративные теплоутилизаторы (80...95 %), далее

следуют рекуперативные (65.. .75 %) и на последнем месте - теплоутилизаторы с промежуточным теплоносителем (45.55 %) [5, 29].

В целом компактные децентрализованные устройства с функцией энергосбережения весьма популярны и широко представлены на рынке. Производители называют их вентиляционными установками с рекуперацией теплоты, не смотря на тип используемого теплообменника. Производителями таких установок являются такие компании, как Viessmann, Blizzard Lufttechnik, Helios, Inventer, Winzel, Vaillant, Noizzless, Marley (Германия), Mitsubishi (Япония), Prana (Украина), Экотерм, Vakio, Зилант (Россия) и т.д. Также и в патентном направлении таким устройствам уделяется достаточно внимания [7074].

Рисунок 1.4 - Изображения теплоутилизаторов централизованных систем вентиляции: 1 -регенеративный роторный; 2 - с промежуточным теплоносителем; 3 - рекуперативный; 4 -

смешивающего типа

Вентиляционные устройства, основанные на регенеративном теплообменнике, имеют преимущества перед рекуператорами [40, 76, 99]:

- развитая, но в то же время компактная поверхность теплообмена;

- тепловой КПД регенераторов может превышать 90 %, в то время как у рекуператоров КПД редко превышает 80 %;

- стоимость единицы поверхности теплообмена, как правило, намного ниже;

- вследствие периодического изменения потоков отсутствуют застойные зоны, в результате чего поверхность теплообмена имеет тенденцию к самоочищению;

- регенераторы могут применяться при температурах наружного воздуха, характерных для России, в то время как рекуператоры заносятся замерзшим конденсатом при температуре ниже -10°С.

Несмотря на перечисленные преимущества, регенераторы имеют существенный недостаток, связанный с возможностью подмешивания вытяжного воздуха к приточному внутри корпуса аппарата. Такой недостаток ограничивает применение регенераторов для предприятий общественного питания, медицинских учреждений и прочих объектов, где требованиями исключено смешивание удаляемого и приточного воздуха [65].

1.3 Стационарные переключающиеся регенеративные теплоутилизаторы

Термин «стационарные переключающиеся регенеративные теплоутилизаторы (СПРТ)» впервые используется в работе Васильева В.А. [10]. Под СПРТ понимается децентрализованное вентиляционное устройство, имеющее в своем составе регенеративную насадку и реверсивный вентилятор, устанавливаемое в наружную ограждающую конструкцию (стену) и обслуживающее одно или несколько смежных помещений. Данному устройству извне требуется только электроэнергия, хотя есть работы, предлагающие полную автономность подобных устройств [69].

Основным теплопередающим элементом СПРТ является регенеративная насадка. Регенеративные насадки имеют множество вариаций благодаря широкому применению регенераторов в различных отраслях промышленности в XX веке. Среди многообразия насадок можно выделить [3, 16, 30, 79]:

- ячеистые - кирпичные насадки промышленных регенераторов;

- насыпные - в том числе дисперсные - металлические шары, кольца и т.д;

- ленточные - гофрированная алюминиевая лента;

- канальные - с четко выделенными продольными каналами различного сечения;

- пористые - без структурированных каналов;

- паропроницаемые - способные переносить влагу между потоками;

- сорбирующие - способные поглощать влагу на этапе аккумуляции теплоты (процесс сорбции) и отдавать на этапе регенерации (процесс десорбции).

В целом регенераторы можно разделить на высокотемпературные регенераторы, применяемые в технике, и на регенераторы для средних и низких температур. Первые характеризуются огромными размерами, температурой теплоносителя свыше 1000°С, огромной производительностью (до 500 000 м /ч), длительным временем этапов аккумуляции и регенерации теплоты (до нескольких часов), массивными насадками, изготавливаемыми в основном из кирпича. Вторые при средних температурах теплоносителя использую в основном металлические насадки из тонких листов. Здесь самым популярным был родоначальник всех роторных регенераторов - воздухонагреватель «Юнгстрем», в котором насадка медленно вращалась вокруг горизонтальной или вертикальной оси. При низких температурах в криогенной технике применялись регенераторы с металлическими трубчатыми насадками, а также насадками из гравия, базальтового щебня и т.д. На рисунке 1.5 показана пара криорегенераторов, в которых азот охлаждает воздух, причем газовые потоки переключаются через каждые 2-3 минуты. За счет малых размеров каналов и низкой скорости движения теплоносителя в таких регенераторах удается достичь высокой интенсивности теплоотдачи. При сравнении криорегенераторов с высокотемпературными нагревателями с кирпичной насадкой получается, что у вторых толщина кирпичей (стенки насадки) варьируется от 30 до 200мм, в то время как у первых толщина стенки тонколистовой металлической насадки меньше 1 мм, а средний диаметр фракций сыпучей насадки составляет менее 10 мм. При этом в насадках криорегенераторов коэффициенты теплоотдачи значительно выше, чем у

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Монаркин Николай Николаевич, 2021 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Алексеев, В.П. Исследование нестационарного теплообмена в тепловом аккумуляторе с огнеупорной насадкой при периодическом нагреве и охлаждении / В.П. Алексеев, М. В. Канчукова // Сборник научных трудов ДонДТУ. - 2014. - № 2 (43). - С. 94-99.

2. Алешин, А.Е. Моделирование процессов тепломассопереноса в регенеративных теплообменниках систем кондиционирования : дис. ... канд. техн. наук: 05.04.03 / Алешин Алексей Евгеньевич. - Санкт-Петербург. 2016. - 119с.

3. Бараков, А.В. Исследование теплообмена в регенераторе с дисперсной насадкой / А.В. Бараков, В.Ю. Дубанин, Д.А. Прутских // Энергосбережение и водоподготовка. - 2007. - № 4 (48). - С. 45-46.

4. Бараненко, А.В. Холодильные машины: учебник для студентов вузов специальности «Техника и физика низких температур» / А. В. Бараненко, Н. Н. Бухарин, В. И. Пекарев, И. А. Сакун, Л. С. Тимофеевский; под общ. ред. Л. С. Тимофеевского. - СПб.: Политехника, 1997г. - 992 с.

5. Барон, В.Г. Рекуператор тепла вентиляционного воздуха -эффективное энергосбережение или неоправданное расточительство? [Электронный ресурс] / В.Г. Барон // Журнал СОК. Рубрика: Кондиционирование, вентиляция. - 2006. - №12. - Режим доступа: http://www.c-o-k.ru/artides/rekuperator-tepla-ventüyationnogo-vozduha-effektivme-energo-sberezhenie-ili-neopravdannoe-rastochitel-stvo.

6. Белова, Е. М. Центральные системы кондиционирования воздуха в зданиях / Е. М. Белова. - Москва: Евроклимат, 2006. - 640 с. - (Библиотека климатотехника).

7. Богословский, В. Н. Теплофизика аппаратов утилизации тепла систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха / В. Н. Богословский, И. Я. Поз. - М.: Стройиздат, 1983. - 319 с. : ил.

8. Богословский, В.Н. Внутренние санитарно-технические устройства. В 3 ч. Ч.3. Вентиляция и кондиционирование воздуха. Кн.1 / В.Н. Богословский, А.И. Пирумов, В.Н. Посохин [и др.]; под ред. Н.Н. Павлова и Ю.И. Шиллера. - 4-е

изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1992. - 319 с.: ил. - (Справочник проектировщика).

9. Бройда, В.А. Оценка эффективности утилизации теплоты воздуха, удаляемого системами вентиляции // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. - 2006. - № 2(6). - С. 88-91.

10. Васильев, В.А. Методы расчета тепловых процессов в стационарном переключающемся регенеративном теплоутилизаторе : дис. ... канд. техн. наук: 05.04.03 / Васильев Владимир Анатольевич. - Санкт-Петербург. 2010. - 136 с.

11. Вентиляционная приточно-вытяжная установка с рекуперацией тепла УВРК-50: инструкция по монтажу и эксплуатации. - Омск: ООО «НПФ Экотерм», 2011. - 23 с.

12. Вишневский, Е.П. Рекуперация тепловой энергии в системах вентиляции и кондиционирования воздуха [Электронный ресурс] / Е.П. Вишневский // Журнал СОК. Рубрика: Кондиционирование, вентиляция. - 2004. -№11. - Режим доступа: https://www.c-o-k.ru/articles/rekuperaciya-teplovoy-energn-v-sistemah-ventilyacii-i-kondicionirovaniya-vozduha.

13. Воздухораспределители компании «Арктос» [Текст] : указания по расчету и практическому применению. - Издание пятое. - М.: Арктос, 2008. - 218 с.

14. Геренштейн, А.В. Устойчивые явные схемы для уравнения теплопроводности / А.В. Геренштейн, Е.А. Геренштейн, Н. Машрабов // Вестник ЮУрГУ, 2008. - № 15 (115). - С. 9 - 11.

15. Годунов, С.К. Разностные схемы (введение в теорию) : учебное пособие / С.К. Годунов, В.С. Рябенький - М.: Главная редакция физико-математической литературы издательства «Наука», 1977. - 222 с.

16. Голубков, Б. Н. Теплотехническое оборудование и теплоснабжение промышленных предприятий: учебник для техникумов / Б. Н. Голубков, О. Л. Данилов, Л. В. Зосимовский и др.; под ред. Б. Н. Голубкова - 2-е изд., перераб. -М.: Энергия, 1979. - 544 с.

17. ГОСТ 30494-2011. Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях. - Введ. 01.01.2013. - М.: Стандартинформ, 2013. -19 с.

18. Гримитлин, М.И. Распределение воздуха в помещении / М.И. Гримитлин - Изд. 3, доп. и испр. - СПб.: АВОК Северо-Запад, 2004. - 337 с.

19. Гуйго, Э. И. Теоретические основы тепло- и хладотехники: учеб. пособие в 2 ч. Ч.1. Техническая термодинамика / Э. И. Гуйго, Г. Н. Данилова, С. Н. Богданов [и др.]; под общ. ред. проф. Э. И. Гуйго. - Ленинград: Изд-во Ленингр. ун-та, 1974. - 285 с.

20. Демидович, Б.П. Лекции по математической теории устойчивости / Б.П. Демидович - М.: Наука, 1967. - 472 с.

21. Елин, Н.Н. Моделирование циклически сопряженного теплообмена в регенеративном воздухоподогревателе / Н.Н. Елин, М.Ю. Ометова, Г.В. Рыбкина // Вестник ИГЭУ. - 2010. - №2. - С. 35-37.

22. Жукаускас, А.А. Конвективный перенос в теплообменниках / А.А. Жукаускас - М.: Наука, 1982. - 472 с.

23. Зеликов, В.В. Справочник инженера по отоплению, вентиляции и кондиционированию / В.В. Зеликов. - М.: Инфра-Инженерия, 2011. - 624 с.

24. Зысин, Л.В. Теплообменное оборудование: учеб. пособие / Л.В. Зысин, А.А. Калютик - СПб.: СПбГПУ, 2010. - 230 с.

25. Идельчик, И. Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1992. - 672 с: ил.

26. Ильин, В. П. Вращающиеся тепло- и массообменные аппараты для систем вентиляции и кондиционирования воздуха / В. П. Ильин, А. Я. Креслинь // Водоснабжение и санитарная техника. - 1976. - №10. - С. 35-37.

27. Ильин, В. П. Рекомендации по проектированию систем вентиляции и кондиционирования воздуха с вращающимися регенераторами. - Ташкент: ТашЗНИИЭП, 1982. - 97 с.

28. Исаченко, В. П. Теплопередача: учебник для вузов / В. П. Исаченко, В. А. Осипова, А. С. Сукомел. - М.: Энергоиздат, 1981. - 416 с.

29. Калашников, М.П. Эффективность утилизации теплоты удаляемого воздуха из зданий и сооружений // Вестник ВСГУТУ. - 2018. - № 3(70). - С. 7581.

30. Каменев, П.Н. Вентиляция: учебное пособие / П.Н. Каменев, Е.И. Тертичник. - М.: Изд-во АСВ, 2008. - 624 с.

31. Карпис, Е. Е. Исследование и расчет вращающихся регенеративных теплообменников для систем кондиционирования воздуха и вентиляции / Е. Е. Карпис, В. П. Ильин // Исследование, расчет, проектирование санитарно-технических систем. Вып. 2. - 1979. - С. 21-34.

32. Кирсанов, Ю.А. Влияние нестационарности на теплоотдачу в регенеративном воздухоподогревателе // Известия высших учебных заведений. Авиационная техника. - 2003. - № 1. - С. 31-34.

33. Кирсанов, Ю.А. Моделирование тепловых процессов в регенеративном воздухоподогревателе с учетом теплообмена торцов насадки // Изв. вузов. Авиационная техника. - 2003. - №3 - С. 33-35.

34. Кирсанов, Ю.А. Тепловой расчет регенеративного воздухоподогревателя // Изв. вузов. Авиационная техника. - 1999. - № 1. - С. 3235.

35. Компактные вентиляторы постоянного и переменного тока "ЭБМ-ПАПСТ" [Текст] : каталог. Санкт-Георген, Германия : Компания "ЭБМ-ПАПСТ", 2006. - 144 с.

36. Кулик, В. В. Численное моделирование пористой насадки регенератора микрокриогенных газовых машин / В. В. Кулик, Е. С. Навасардян, А. Н. Паркин // Инженерный журнал: Наука и инновации. - М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет), 2017. - № 8(68). - 15 с.

37. Курчев, А.О. Моделирование регенеративного теплообмена с фазовыми переходами в насадке / А.О. Курчев, Н.Н. Елин, В.Е. Мизонов // Вестник ИГЭУ. - 2008. - Вып. 3. - С. 21 - 23.

38. Кутателадзе, С.С. Основы теории теплообмена / С.С. Кутателадзе -М.-Л.: Машгиз, 1957. - 383 с.

39. Кутателадзе, С.С. Теплопередача и гидродинамическое сопротивление / С.С. Кутателадзе - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 367 с.

40. Кэйс, В.М. Компактные теплообменники / В.М. Кэйс, А.Л. Лондон; пер. с англ. В.Я. Сидоровой; под ред. Ю.В. Петровского - 2-е изд., перераб. и доп.

- М.: Энергия, 1967. - 223 с.

41. Ланда, Ю.И. Вентиляционные приборы для квартир [Электронный ресурс] / Ю.И. Ланда // Журнал СОК. Рубрика: Кондиционирование, вентиляция.

- 2011. - №6. - Режим доступа: http://www.c-o-k.ru/articles/ventilyacionnye-pribory-dlya-kvaгtiг.

42. Лебедев В. В. Пути повышения эффективности роторных утилизаторов тепла в системах кондиционирования и вентиляции воздуха : дис. ... канд. техн. наук: 05.04.03 / Лебедев Виталий Валерьевич. - Санкт-Петербург. 2009. - 123с.

43. Лебедев, В.В. Инженерная методика расчета потерь давления в рабочей части вращающегося регенеративного теплоутилизатора СКВ / В.В. Лебедев, В.А. Пронин // Вестник Международной академии холода. -2009. - №3.

- С. 27 - 29.

44. Лебедев, П. Д. Теплообменные, сушильные и холодильные установки: учебник для студентов технических вузов / П. Д. Лебедев. - Изд. 2-е, перераб. -М.: «Энергия», 1972. - 319 с.

45. Лыков, А.В. Теория теплопроводности / А.В. Лыков. - М.: Издательство «Высшая школа», 1967. - 600 с.

46. Максимов, Г.А. Движение воздуха при работе систем вентиляции и отопления / Г.А. Максимов, В.В. Дерюгин - Ленинград: Издательство литературы по строительству, 1972. - 99 с.

47. Мещеряков, В.В. Задачи по математике с Matlab&Simulink / В.В. Мещеряков - М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 2007. - 528 с.

48. Мигай, В.К. Регенеративные вращающиеся воздухоподогреватели / В.К. Мигай, В.С. Назаренко, И.Ф. Новожилов, Т.С. Добряков. - Ленинград: Энергия, 1971. - 168 с.

49. Милованов, А.Ю. Утилизаторы теплоты вытяжного воздуха как перспективное энергосберегающее мероприятие // Энергосбережение - М.: Информационно-издательское предприятие «АВОК-ПРЕСС». - 2015. - № 5. - С. 14-23.

50. Монаркин Н.Н. Исследование влияния конструктивных и режимных параметров стационарного переключающегося регенеративного теплоутилизатора на его тепловую и аэродинамическую эффективность / Н.Н. Монаркин, С.В. Лукин, А.А. Кочкин // Региональная архитектура и строительство. - 2019. - № 2(39). - С. 199-204.

51. Монаркин Н.Н. Определение оптимального расхода воздуха через регенеративный теплоутилизатор / Н.Н. Монаркин, С.В. Лукин, А.А. Кочкин // Бюллетень строительной техники. - 2019. - № 6(1018). - С. 58-59.

52. Монаркин, Н.Н. Исследование температурного режима в регенеративном теплообменнике / Н.Н. Монаркин, А.Н. Наимов, А.А. Синицын, А.С. Сизанова // Вузовская наука - региону: материалы Всероссийской научной конференции с международным участием. - Вологда: ВоГУ, 2016. - С. 177-180.

53. Монаркин, Н.Н. Компьютерная модель процесса аккумуляции тепловой энергии в регенеративном теплоутилизаторе / Н.Н. Монаркин, Т.В. Монаркина // Современные информационные технологии. Теория и практика: Материалы Всероссийской научно-практической конференции. - Череповец: ЧГУ, 2015. - С. 228-232.

54. Монаркин, Н.Н. Математическая модель процесса аккумуляции тепловой энергии в стационарном переключающемся регенеративном теплоутилизаторе / Н.Н. Монаркин, А.Н. Наимов, А.А. Синицын, Т.В. Рогулина // Фундаментальные исследования: научный журнал. - 2014. - Вып. 11, ч. 4. - С. 759-764.

55. Монаркин, Н.Н. Математическая модель теплообмена в тонкостенном регенераторе / Н.Н. Монаркин, С.В. Лукин, А.А. Кочкин // Приволжский научный журнал. - 2018. - № 3(47). - С. 57-62.

56. Монаркин, Н.Н. Моделирование граничного температурного режима в регенеративном теплоутилизаторе / Н.Н. Монаркин, А.Н. Наимов // Информатизация процессов формирования открытых систем на основе САПР, АСНИ, СУБД и систем искусственного интеллекта: материалы Международной конференции. - Вологда: ВоГУ, 2015. - С. 102-108.

57. Монаркин, Н.Н. О применении нейро-нечетких систем и технологий в моделировании тепловых процессов в теплообменных устройствах / Н.Н. Монаркин, А.Н. Наимов // Автоматизация и энергосбережение машиностроительного и металлургического производств, технология и надежность машин, приборов и оборудования: материалы Международной научно-технической конференции. - Вологда: ВоГУ, 2017. - С. 138-140.

58. Монаркин, Н.Н. Приближенное решение математической модели процесса аккумуляции тепловой энергии в стационарном переключающемся регенеративном теплоутилизаторе / Н.Н. Монаркин, Т.В. Монаркина, А.А. Синицын // Состояние и пути развития российской энергетики: материалы трудов всероссийской молодежной научной школы-конференции. Томск: НИ ТПУ, 2014 - С. 359-362.

59. Монаркин, Н.Н. Численный расчет коэффициента теплоотдачи в регенеративном теплоутилизаторе / Н.Н. Монаркин, А.Н. Наимов // Вузовская наука-регионам: материалы Всероссийской научной конференции с международным участием. - Вологда: ВоГУ, 2018. - С. 22-24.

60. Монаркин, Н.Н. Численный расчет температурного режима в теплоутилизаторе / Н.Н. Монаркин, А.Н. Наимов // Интеллектуально-информационные технологии и интеллектуальный бизнес (ИНФОС-2017): материалы Международной научно-технической конференции. - Вологда: ВоГУ, 2017. - С. 87-93.

61. Наимов, А.Н. Алгоритм численного расчета коэффициента теплоотдачи в теплоутилизаторе / А.Н. Наимов, Н.Н. Монаркин // Автоматизация и энергосбережение машиностроительного и металлургического производств, технология и надежность машин, приборов и оборудования: материалы

Международной научно-технической конференции. - Вологда: ВоГУ, 2018. - С. 181-184.

62. Наимов, А.Н. Исследование математической модели процесса аккумуляции тепловой энергии в СПРТ с неопределённым коэффициентом теплоотдачи / А.Н. Наимов, Н.Н. Монаркин // Вузовская наука - региону: материалы Всероссийской научной конференции с международным участием. -Вологда: ВоГУ, 2015. - С. 47-54.

63. Наимов, А.Н. Математическое моделирование граничного температурного режима в регенеративном теплоутилизаторе с применением нейро-нечеткой системы / А.Н. Наимов, Н.Н. Монаркин // Современные методы прикладной математики, теории управления и компьютерных технологий: сборник трудов Международной конференции. - Воронеж: Научная книга, 2015. -С. 251-255.

64. Наимов, А.Н. Моделирование и расчет температурного режима в процессе аккумуляции и регенерации тепла в теплоутилизаторе / А.Н. Наимов, Н.Н. Монаркин // Актуальные проблемы вычислительной и прикладной математики: материалы Международной научной конференции. - Новосибирск: Институт вычислительной математики и математической геофизики СО РАН, 2015. - С. 511-517.

65. Наумов, А. Л. Квартирные утилизаторы теплоты вытяжного воздуха / А. Л. Наумов, С. Ф. Серов, А. О. Будза // АВОК: Вентиляция, отопление, кондиционирование воздуха, теплоснабжение и строительная теплофизика. -2012. - № 1. - С. 20-25.

66. Новиченок, Л.Н. Теплофизические свойства полимеров / Л.Н. Новиченок, З.П. Шульман; под ред. А. Г. Шашкова. - Минск: Наука и техника,1971. - 120 с.

67. Об утверждении Правил благоустройства территории Санкт-Петербурга в части, касающейся эстетических регламентов объектов благоустройства и элементов благоустройства: постановление Правительства

Санкт-Петербурга от 31 января 2017 года № 40 // Официальный электронный текст ИПС "Кодекс". - 2017. - 72 с.

68. Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации [Текст]: [федер. закон : принят Гос. Думой 11 ноября 2009 г. : одобр. Советом Федерации 18 ноября 2009 г.]. - М.: Российская газета, 2009. - 62 с.

69. Осыков, С.В. Функционально-экономические аспекты приточно-вытяжного клапана со встроенным рекуператором / С.В. Осыков, Н.А. Кузнецова // Молодые исследователи - регионам: материалы Международной научной конференции: в 3 т. - Вологда: ВоГУ, 2018. - Т. 1. - С. 348-349.

70. Пат. 140092 Российская Федерация, МПК F24F 7/007 (2006.01). Приточно-вытяжная установка / А.С. Клапишевский, А.М. Цьомик; заявитель и патентообладатель Частное Акционерное Общество «Вентиляционные системы» (иА). - № 2012152636/12; заявл. 07.12.2012; опубл. 27.04.2014 - Б. и. - 2014. - № 12.

71. Пат. 151273 Российская Федерация, МПК F24F 7/08 (2006.01). Приточно-вытяжное вентиляционное устройство / Г.П. Васильев, И.М. Абуев, Н.И. Майорова и др.; заявитель и патентообладатель Открытое акционерное общество "ИНСОЛАР-ИНВЕСТ" ^Ц). - № 2014134187/12; заявл. 21.08.2014; опубл. 27.03.2015 - Б. и. - 2015. - № 9.

72. Пат. 185494 Российская Федерация, МПК F24F 7/06 (2006.01), F24F 7/013 (2006.01). Вентиляционная установка / Е. вон Д. Мартин; заявитель и патентообладатель Блауберг Вентилаторен ГмбХ (ОЕ). - № 2017120026; заявл. 07.06.2017; опубл. 06.12.2018 - Б. и. - 2018. - № 34.

73. Пат. 2604584 Российская Федерация, МПК F24F 7/00 (2006.01). Вентиляционная установка / А.С. Клапишевский, А.М. Цьомик, В.П. Кищук; заявитель и патентообладатель Частное Акционерное Общество «Вентиляционные системы» (ЦА). - № 2015114678/12; заявл. 20.04.2015; опубл. 10.12.2016. - Б. и. - 2016. - № 34.

74. Пат. RU80923U1 Российская Федерация, МПК F24F 7/00 (2006.01). Приточный вентиляционный прибор / Ю.И. Ланда; заявитель и патентообладатель Ланда Юрий Исакович. - № 2008116807/22; заявл. 28.04.2008; опубл. 27.02.2009. -Б. и. - 2009.

75. Поршнев, С.В. Matlab 7. Основы работы и программирования : учебник / С.В. Поршнев - М.: ООО «Бином-Пресс», 2011. - 320 с.

76. Рей, Д. Экономия энергии в промышленности. (Industrial Energy Conservation, 1979): справочное пособие для инженерно-технических работников; пер. с англ. - М.: Энергоатомиздат, 1983. - 209 с. - серия «Экономия топлива и электроэнергии».

77. Самарский, А.А. Теория разностных схем: учебное пособие / А.А. Самарский - М.: Главная редакция физико-математической литературы изд-ва «Наука», 1977. - 657 с.

78. Синицын, А.А. Разработка математической модели теплообмена в регенеративном устройстве / А.А. Синицын, А.Н. Наимов, Н.Н. Монаркин, А.С. Сизанова // Автоматизация и энергосбережение машиностроительного и металлургического производств, технология и надежность машин, приборов и оборудования: материалы Международной научно-технической конференции. -Вологда: ВоГУ, 2016. - С. 109-112.

79. Синицын, А.А. Теоретические исследования по выбору регенеративной насадки в энергосберегающих устройствах для вентиляции помещений / А.А. Синицын, Н.Н. Монаркин, Т.В. Рогулина // Автоматизация и энергосбережение машиностроительного и металлургического производств, технология и надежность машин, приборов и оборудования: материалы девятой международной научно-технической конференции. - Вологда: ВоГУ, 2014. - С. 202-205.

80. Смирнова, Л. И. Теплогазоснабжение и вентиляция : учебное пособие / Л. И. Смирнова - Волгоград : ВолгГАСУ, 2010. - 124 с.

81. Соболь, Е.В. Математическая модель регенеративного теплоутилизатора // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Холодильная техника и кондиционирование». - 2010. - № 2 (43). - С. 41-51.

82. СП 118.13330.2012*. Свод правил. Общественные здания и сооружения: актуализированная редакция СНиП 31-06-2009: утв. Министерством регионального развития Российской Федерации (Минрегион России) от

29.12.2011 № 635/10. - Введ. 01.01.2013. - М.: Минстрой России, 2014. - 118 с.

83. СП 131.13330.2012. Свод правил. Строительная климатология: актуализированная редакция СНиП 23-02-99*: утв. Минрегионом России от

30.06.2012 № 275. - Введ. 01.01.2013. - М.: ФАУ «ФЦС», 2015. - 120 с.

84. СП 44.13330.2011. Свод правил. Административные и бытовые здания: актуализированная редакция СНиП 2.09.04-87: утв. Министерством регионального развития Российской Федерации (Минрегион России) от 27.12.2010 № 782. - Введ. 20.05.2011. - М.: Минстрой России, 2011. - 45 с.

85. СП 51.13330.2011. Свод правил. Защита от шума: актуализированная редакция СНиП 23-03-2003: утв. Министерством регионального развития Российской Федерации (Минрегион России) от 28.12.2010 № 825. - Введ. 20.05.2011. - М.: ОАО «ЦПП», 2010. - 51 с.

86. СП 54.13330.2016. Свод правил. Здания жилые многоквартирные: актуализированная редакция СНиП 31-01-2003: утв. Министерством строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации от 03.12.2016 № 883/пр. - Введ. 04.06.2017. - М.: ФГУП «Стандартинформ», 2017. -62 с.

87. СП 60.13330.2016. Свод правил. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха: актуализированная редакция СНиП 41-01-2003: утв. Министерством строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации от 16.12.2016 № 968/пр. - Введ. 17.06.2017. - М.: ФГУП «Стандартинформ», 2016. - 104 с.

88. Табунщиков, Ю.А. Оценка экономической эффективности инвестиций в энергосберегающие мероприятия / Ю. А. Табунщиков, Н. В. Шилкин // АВОК: Энергосбережение. - 2005. - № 7. - С. 14-21.

89. Талиев, В.Н. Аэродинамика вентиляции: учеб. пособие для вузов /

B.Н. Талиев - М.: Стройиздат, 1979. - 295 с., ил.

90. Теплоэнергетика и теплотехника: справочная серия: в 4 кн. Кн. 2: Теоретические основы теплотехники. Теплотехнический эксперимент: справочник / под общ. ред. А. В. Клименко и В. М. Зорина. - М.: Издательский дом МЭИ, 2007. - 564 с.

91. Фарлоу, С. Уравнения с частными производными для научных работников и инженеров; пер. с англ. А.И. Плиса, под редакцией С.И. Похожаева /

C. Фарлоу - М.: «Мир», 1985. - 384 с.

92. ФЕР 81-02-46-2001. Государственные сметные нормативы. Федеральные единичные расценки. Федеральные единичные расценки на строительные и специальные строительные работы. Сборник 46. Работы при реконструкции зданий и сооружений. - М.: Минстрой России, 2001. - 33 с.

93. Хавер, С.В. Моделирование нагрева и охлаждения насадки регенеративного теплообменника / С.В. Хавер, Н.Н. Елин, В.Е. Мизонов, А.Б. Иванов // Известия вузов. Химия и химическая технология. - 2007. - Вып. 12. - С. 105-107.

94. Хаузен, Х. Теплопередача при противотоке, прямотоке и перекрестном токе; пер. с нем / Х Хаузен. - М.: Энергоиздат, 1981. - 384 с.

95. Цветков, Ф. Ф. Тепломассообмен: учебник для вузов / Ф. Ф. Цветков, Б. А. Григорьев. - М.: Издательский дом МЭИ, 2011. - 562с., ил.

96. Шашкин, В. Ю. Оценка эффективности насадок регенеративных теплообменных аппаратов / В. Ю. Шашкин, Е. В. Топоров // Вестник ЮУрГУ. -2007. - № 12. - С. 5-6.

97. Шубин, И. Л. Проблемы энергосбережения в российской строительной отрасли / И. Л. Шубин, А. В. Спиридонов // АВОК: Энергосбережение. - 2013. - № 1. - С. 15-21.

98. Щекин, Р.В. Справочник по теплоснабжению и вентиляции. Книга 2 Вентиляция и кондиционирование воздуха / Р.В. Щекин, С.М. Кореневский, Г.Е. Бем, Ф.И. Скороходько, Е.И. Чечик, Г.Д. Соболевский, В.А. Мельник, О.С. Кореневская. - Изд. 4-е, перераб. и доп. - Киев : «Буд1вельник», 1976. - 352 с.

99. Щукина, Т.В. Энергосбережение в системах обеспечения микроклимата зданий при утилизации теплоты вентиляционных выбросов / Т. В. Щукина, М. Н. Жерлыкина, С. А. Соловьев, П. И. Манцуров // Журнал «Градостроительство. Инфраструктура. Коммуникации». - 2016. - № 3(4). - С. 3034.

100. Anzelius A. Über Erwärmung vermittels durchströmender Medien. -Z. Angew. Math. Mech, 1926, Bd. 6, S. 291.

101. Bieniasz, B. Effect of positioning the axis of a lamellar rotor model of a sucking and forcing regenerative exchanger on the intensity of convective mass/heat transfer / B. Bieniasz, K. Kiedrzynski, R. Smusz, J. Wilk // International journal of heat and mass transfer. - 1997. - №14. - р. 3275-3282.

102. Hausen H. Berechnung der Steintemperatur in Winderhitzern. - Arch. Eisenhüttenw., 1938/39, Bd. 12, S. 473-480.

103. Hausen H. Näherungsverfahren zur Berechnung des Wärmeaustausches in Regeneratoren. - Z. angew. Math. Mech., 1931, Bd 11, S. 105-114.

104. Hausen H. Über den Wärmeaustausch in Regeneratoren. - Techn. Mech. Thermodyn., 1930, Bd. I, E. 219, 250.

105. Hausen H. Über die Theorie des Wärmeaustausches in Regeneratoren, Habilitationsschrift vom 21.2.1927 (erster Referent Prof. Nusselt), veröffentlicht in Z. Angew. Math. Mech., 1929, Bd. 9, S. 173-200; vgl. auch Hausen H.: Wärmeaustausch in Regeneratoren. - Z. VDI, 1929, Bd. 73, S. 431-433.

106. Hausen H. Vervollständigte Berechnung des Wärmeaustausches in Regeneratoren. - VDL-Beiheft «Verfahrenstechnik», 1942. .№ 2, S. 31-43.

107. Heinligenstaedt W. Die Berechnung von Wärmespeichern. - Arch. Eisenhüttenw., 1928/29, Bd. 2, S. 217-222; vgl. auch W. Heiligenstaedt: Wärmetechnische Rechnungen für Industrieöfen. 2. Auf1. Düsseldorf: Stahleisen, 1941.

108. Herzog E. Der heutige Stand unserer Kentnisse von Siemens-Martin-Ofen. Bericht № 120 d. Ver. deutsch. Eisenhütten!. Düsseldorf: Stahleisen, 1927, S. 121.

109. Klein, H. I. Approximate solution for metallic regenerative heat exchangers / H. I. Klein, G. Eigenberger // International journal of heat and mass transfer. - 2001. -№18. - p. 3553-3563.

110. Monarkin, N.N. Thermal and aerodynamic efficiency of a stationary switching regenerative heat exchanger / N.N. Monarkin, S.V. Lukin, Yu.M. Anurov, B.A. Tihomirov, G.A. Agasiants, S.M. Galileev and T.R. Akhmetov // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science 337 (2019) 012067: IOP Publishing, 2019 - p. 409-415.

111. Murphy, T.I. Compactness factors for rolled, stacked-screen regenerative heat exchangers / T.I. Murphy, W.J. Bowman // Cryogenics. - 1998. - №10. - p. 959965.

112. Nellis, G.F. Regenerative heat exchangers with significant entrained fluid heat capacity / G.F. Nellis, S.A. Klein // International journal of heat and mass transfer.

- 2006. - №1-2. - p. 329-340.

113. Nusselt W. Die Theorie des Winderhitzers. - Z. VDI, 1927, Bd. 71, S. 85.

114. Rummel K. Die Berechnung der Wärmespeieher auf Grund der Wärmedurchgangszahl. - Stahl u. Eisen, 1928, Bd, 48, S. 1712-1715.

115. Rummel K., Schack A. Die Berechnung von Regeneratoren. - Stahl u. Eisen, 1929, Bd 49, S. 1300; Arch, Eisenhüttenwes, 1928/29, Bd. 2, S. 473.

116. Sinitsyn, A.A. Federal Law of power saving and opportunity of developing new the switching heat recovery devices for heat supply needs / A. A. Sinitsyn, N. N. Monarkin, T.V. Rogulina // World Applied Sciences Journal 27 (Education, Law, Economics, Language and Communication): IDOSI Publications, 2013 - p. 361 - 365.

117. Stuke B. Berechnung des Wärmeaustausches in Regeneratoren mit zylindrischen oder kugelförmigem Füllmaterial. - Angew. Chemie B, 1948, Bd. 20, S. 262-268.

118. Totitsyn, L.N. Remarks regarding the development of a regenerative coal-heated heat exchanger / L.N. Totitsyn, L.V. Uzberg // High Temperature. - 1989. - №2.

- p. 303-307.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 (обязательное)

Программный код численного решения математической модели процесса теплопередачи между воздухом и насадкой в единичном канале регенеративной

насадки СПРТ в среде Matlab

%Исходные данные

G=0.00447125; %массовый расход воздуха

L=0.64; %длина насадки

nk=3490; %число каналов

alpha=68.125; %коэффициент теплоотдачи

SB=0.000004; %площадь сечения канала по воздуху

SH=0.000004; % площадь сечения канала по насадке

P=0.01; %периметр

tau0=40; %время этапа

G1=G/nk; %единичный расход воздуха (через один канал) roH=1400; %плотность материала насадки cH=2000; %теплоемкость насадки cB=1005; %теплоемкость воздуха pa=9.81A5; %атмосферное давление

R=287; %универсальная газовая постоянная для воздуха Tin=22; %температура внутренней среды Tout=-10; % температура наружной среды roBin=pa/(R*(Tin+273)); %плотность воздуха w=(G1/SB)/roBin; %скорость движения воздуха в канале Nz=10; %количество узлов по координате hz=L/Nz; %длина шага по координате htau=0.035*hz/w;% длина шага по времени Ntau=floor(tau0/htau); %количество узлов по времени

%Решение

a=G1*htau/(SB); b=P*alpha*htau/(cB*SB); c=P*alpha*htau/(cH*roH*SH);

for j=1:Nz+1

z(j) = (j-1)*hz;

v(1,j)=Tin-(Tin-Tout)*z(j)/L; u(1,j)=v(1,j);

end

% Первый этап etap=1;

for k=1:Ntau+1 tau(k)=k-1; v(k,1)=Tin;

end

for k=1:Ntau

u(k+1,1)=u(k,1)+c*(v(k,1)-u(k,1)); for j=2:Nz+1

v(k+1,j)=v(k,j)-(a/(hz*roBin))*((v(k,j)+273)/(Tin+273))*(v(k,j)-v(k,j-1))-(b/roBin)*((v(k,j)+273)/(Tin+273))*(v(k,j)-u(k,j)); for j=2:Nz

u(k+1,j)=u(k,j)+c*(v(k,j)-u(k,j)); end

end

u(k,Nz+1)=u(k,Nz);

end

% Сохраняем результаты первого этапа for k=1:Ntau+1

for j=1:Nz+1

TB(k,j)=v(k,j); TH(k,j)=u(k,j);

end

end

% Второй этап

etap=2;

for j=1:Nz+1

v(1,j)=v(Ntau+1,j); u(1,j)=v(Ntau+1,j);

end

for k=1:Ntau+1

v(k,Nz+1)=Tout;

end

for k=1:Ntau

u(k+1,1)=u(k,1)+c*(v(k,1)-u(k,1)); for j=1:Nz

v(k+1,j)=v(k,j)+(a/(hz*roBin))*((v(k,j)+273)/(Tin+273))*(v(k,j+1)-v(k,j))-(b/roBin)*((v(k,j)+273)/(Tin+273))*(v(k,j)-u(k,j)); for j=2:Nz

u(k+1,j)=u(k,j)+c*(v(k,j)-u(k,j));

end

end

u(k,Nz+1)=u(k,Nz);

end

% Сохраняем результаты второго этапа for k=1:Ntau+1 for j=1:Nz+1

TB((etap-1)*Ntau+k,j)=v(k,j); TH((etap-1)*Ntau+k,j)=u(k,j);

end

end

% Третий этап и далее s=-1; N_etap=150; for etap=3:N etap etap

for j=1:Nz+1

v(1,j)=v(Ntau+1,j); u(1,j)=u(Ntau+1,j); end s=-s; if s==1

NG=1; T=Tin; N1=2; N2=Nz+1; u(k,Nz+1)=u(k,Nz); else

NG=Nz+1; T=Tout; N1=1; N2=Nz;

end

for k=1:Ntau+1 v(k,NG)=T;

end

for k=1:Ntau

u(k+1,1)=u(k,1)+c*(v(k,1)-u(k,1)); for j=N1:N2

v(k+1,j)=v(k,j)-(a/(hz*roBin))*((v(k,j)+273)/(Tin+273))*(v(k,j)-v(k,j-s))-(b/roBin)*((v(k,j)+273)/(Tin+273))*(v(k,j)-u(k,j)); for j=2:Nz

u(k+1,j)=u(k,j)+c*(v(k,j)-u(k,j));

end

end end

% Сохраняем результаты текущего этапа

for k=1:Ntau+1 for j=1:Nz+1

TB((etap-1)*Ntau+k,j)=v(k,j); TH((etap-1)*Ntau+k,j)=u(k,j);

end end end

% Сохраняем полученные данные

save t;

save tau;

save TB;

save TH;

save u;

save v;

save z;

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 (рекомендуемое)

Характеристики вентиляторов компании «ЭБМ-ПАПСТ» («ebm-papst»)

Вентиляторы переменного тока

Обзор

5 £ 3

: Е. а

; ё I Ё

¡1 3 и

■О- — О: a Я Б

1= О-кП

в!

о cl

i Г Ё ¡11 £¡1

Осевые вентиляторы ым и'/i Тип Гни Тип

переменнсгс тока

Серия 800QA 80x30x38 29 VDE UL СБА. ГОСТ, УкрСЕПРО 88Е0А □ 100

36 VDE UL СБА. ГОСТ, УкрСЕПРО • 8850 А □ 100

48 VDE UL СБА. ГОСТ, УкрСЕПРО • 8550 А □ 100

48 VDE UL СБА. ГОСТ, УкрСЕПРО • 8556 А ■ 100

Серия 8000 N 80x60x38 30 VDE UL СБА. ГОСТ, УкрСЕПРО 88B0N п 101

37 VDE UL СБА. ГОСТ, УкрСЕПРО 8850 N □ 101

50 VDE UL СБА. ГОСТ, УкрСЕПРО 8550 N □ 101

50 VDE UL СБА. ГОСТ, УкрСЕПРО 8550 N ■ 101

Серия 39ЭС 92x52x25 31 VDE UL СБА. ГОСТ, УкрСЕПРО 3950 L □ 104

4S VDE UL СБА. ГОСТ, УкрСЕПРО 3950 М □ 104

59 VDE UL СБА. ГОСТ, УкрСЕПРО 3950 □ 104

31 VDE UL СБА. ГОСТ, УкрСЕПРО 3956 L ■ 104

45 VDE UL СБА. ГОСТ, УкрСЕПРО 3956 М ■ 104

59 VDE UL СБА. ГОСТ, УкрСЕПРО 3956 ■ 104

Серия ЗООа 92x92x38 49 VDE UL СБА. ГОСТ, УкрСЕПРО 3850 □ 105

54 VDE UL СБА. ГОСТ, УкрСЕПРО 3856 ■ 105

67 VDE UL СБА. ГОСТ, УкрСЕПРО 3550 □ 105

67 VDE UL СБА. ГОСТ, УкрСЕПРО 3556 ■ 105

75 VDE UL СБА. ГОСТ, УкрСЕПРО 3650 □ 105

75 VDE UL СБА. ГОСТ, УкрСЕПРО 3656 ■ 105

Серия 9в0а 119II 119xZ5 54 VDE UL СБА. ГОСТ, УкрСЕПРО 9956 L ■ 106

104 VDE UL СБА. ГОСТ, УкрСЕПРО 9956 М ■ 100

117 VDE UL СБА. ГОСТ, УкрСЕПРО 9950 □ 106

117 VDE UL СБА. ГОСТ, УкрСЕПРО 9956 ■ 100

Серия 4000 N 119x119x30 ВО VDE UL СБА. ГОСТ, УкрСЕПРО 4890 N □ 107

100 VDE UL СБА. ГОСТ, УкрСЕПРО 4850 N □ 107

123 VDE UL СБА. ГОСТ, УкрСЕПРО 45B0N □ 107

145 VDE UL СБА. ГОСТ, УкрСЕПРО 4550 N □ 107

160 VDE UL СБА. ГОСТ, УкрСЕПРО 4650 N • □ 107/103

160 VDE UL СБА. ГОСТ, УкрСЕПРО 4656 N ■ 107/103

Серия 1000Z 119x119x30 100 VDE UL СБА. ГОСТ, УкрСЕПРО 4850 Z □ 100

115 VDE UL СБА. ГОСТ, УкрСЕПРО 45B0Z □ 100

160 VDE UL СБА. ГОСТ, УкрСЕПРО 4650 Z • □ 10V11D

160 VDE UL СБА. ГОСТ, УкрСЕПРО 4656 Z • ■ 1В8П1В

Серия 5900 127 х 12Fx 30 150 VDE UL СБА. ГОСТ, УкрСЕПРО 59ВЗ ■ 111

180 VDE UL СБА. ГОСТ, УкрСЕПРО 5950 □ 111

180 VDE UL СБА. ГОСТ, УкрСЕПРО 5953 ■ 111

Серия 5600 135 X 135х 30 235 VDE UL СБА. ГОСТ, УкрСЕПРО 5656 Е ■ 112

Серия 7000 150x172x30 330 VDE UL СБА. ГОСТ, УкрСЕПРО 7056 ES ■ 113

Серия 7800 150 0x55 325 VDE UL СБА. ГОСТ, УкрСЕПРО 7855 ES ■ 114

325 VDE UL СБА. ГОСТ, УкрСЕПРО 7856 ES ■ 114

Серия 7400 150 0x55 390 VDE UL СБА. ГОСТ, УкрСЕПРО • 7450 ES ■ 115

Серия 6000 172 0x51 375 VDE UL СБА. ГОСТ, УкрСЕПРО 6053 ES ■ 115

420 VDE UL СБА. ГОСТ, УкрСЕПРО 6073 ES ■ 116

Серия W2E200 <sm 925 VDE UL СБА. ГОСТ, УкрСЕПРО W2E200 НН38-01 - ■ 117

Серия W4S 2СС <ЗЖ 455 VDE UL СБА. ГОСТ, УкрСЕПРО W4S 200-НН04-01 ■ 117

Серия W2E 200 0 2(0 315 VDE UL СБА. ГОСТ, УкрСЕПРО W2E20B ЕА20-01 - ■ 110

Серия W2E2S0 0 250 925 VDE UL СБА. ГОСТ, УкрСЕПРО W2E250 HL06-01 ■ 119

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

АТМОСФЕРА Ц5

ООО «АТМОСФЕРА «35»

Рег.№ 120 в СРО «Проектные организации

Северо-Запада» от 03,11.2016 г.

160028, Вологодская обл., г. Вологда,

Окружное шоссе, 116,

телефон [phone],33-02-03

ИНН/КПП 3525306178/352501001

ОГРН1133525013863

e-mail; atmosfera3 5 @bk.ru

исх. № 51-А

от «02» октября 2019 г.

Ректору

ФГБОУ ВО «Вологодский государственный университет» Приятелеву В.В.

Уважаемый Вячеслав Викторович!

Сообщаем Вам, что инженерная методика проектирования систем вентиляции на основе стационарных переключающихся регенеративных теплоутилизаторов (СПРТ), разработанная соискателем ученой степени кандидата технических наук по научной специальности 05.23.03 — Теплоснабжение, вентиляция, кондиционирование воздуха, газоснабжение и освещение Монаркиным Николаем Николаевичем в рамках диссертационной работы «Разработка методов расчета систем вентиляции на основе стационарных переключающихся регенеративных теплоутилизаторов», внедрена в проектную практику нахней организации ООО «Атмосфера «35».

Разработанная Монаркиным Н.Н. инженерная методика проектирования систем вентиляции на основе СПРТ позволяет определять параметры СПРТ, их необходимое количество, расход воздуха через отдельный СПРТ и типоразмер вентилятора для него через требуемый воздухообмен помещения.

Генеральный директор

ООО «Атмосфера <•

Проневич О.В.

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

«УТВЕРЖДАЮ»

Проректор по образовательной деятельности ФГБОУ ВО «Вологодский государственный университет»

Виноградова С.Б.

¿у» ОкяуЯК^Я

2019 г.

АКТ

о внедрении в учебный процесс

программного расчета параметров стационарного переключающегося регенеративного теплоутилизатора, применяемого для систем вентиляции зданий, на кафедре

«Теплогазоводоснабжение»

Мы, нижеподписавшиеся представители кафедры «Теплогазоводоснабжение» инженер но-строительного института, настоящим актом подтверждаем, что разработанный при написании диссертационной работы «Разработка методов расчета систем вентиляции на основе стационарных переключающихся регенеративных теплоутилизаторов» соискателем ученой степени кандидата технических наук по научной специальности 05.23.03 -Теплоснабжение, вентиляция, кондиционирование воздуха, газоснабжение и освещение Монаркиным Николаем Николаевичем метод программного расчета параметров стационарного переключающегося регенеративного теплоутилизатора, применяемого для систем вентиляции зданий, внедрен в учебный процесс и используется при проведении учебных дисциплин «Численные методы в процессах тепломассопереноса» для студентов по направлению подготовки 08.03.01 - «Строительство» (профиль подготовки «Теплогазоснабжение и вентиляция») и «Использование современного программного обеспечения для расчета теплоэнергетических систем» для студентов по направлению подготовки 13.03.01 - «Теплоэнергетика и теплотехника» (профиль подготовки «Промышленная теплоэнергетика»).

И. о. зав. кафедрой «Теплогазоводоснабжение», канд. техн. наук, доцент

Доцент кафедры «Теплогазоводоснабжение», канд. техн. наук, доцент

Старший преподаватель кафедры «Теплогазоводоснабжение»

Синицын А. А,

Баширов Н.Г. Карпов Д.Ф.