mgssuvestВестник МГСУVestnik MGSU1997-09352304-6600Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU)10.22227/1997-0935.2026.7.1194-1209mgssuvest-1132Research ArticleИнженерные системы в строительствеEngineering systems in constructionПереходные процессы изменения температуры и скорости потока при ступенчатом количественном регулировании в системе «нагреватель – вентилятор – помещение»Transient processes of temperature and flow velocity changes with stepwise quantitative control in the “heater – fan – room system”https://orcid.org/0000-0002-1490-5631МансуровР. Ш.MansurovR. Sh.

Рустам Шамильевич Мансуров — кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры тепло-газоснабжения и вентиляции

630008, г. Новосибирск, ул. Ленинградская, д. 113

Rustam Sh. Mansurov — Candidate of Technical Sciences, Assosiate Professor, Assosiate Professor of the Department of Heat and Gas supply and Ventilation

113 Leningradskaya st., Novosibirsk, 630008

rmansurov@inbox.ruНовосибирский государственный архитектурно-строительный университет (Сибстрин)РоссияNovosibirsk State University of Architecture and Civil Engineering (Sibstrin)Russian Federation20262309202621711941209Copyright © Мансуров Р.Ш., 20262026Мансуров Р.Ш.Mansurov R.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vestnikmgsu.ru/jour/article/view/1132Введение

Введение. Наиболее перспективной из быстроразвивающихся энергосберегающих технологий, используемой в системах жизнеобеспечения, является регулирование производительности вентиляционной установки в зависимости от качества внутреннего воздуха в обслуживаемых помещениях. В процессе регулирования происходят переходные процессы, сопровождающиеся колебаниями параметров воздуха в помещении. Изучение закономерностей развития переходных процессов в потоке воздуха необходимо для конструирования энергоэффективных элементов климатических систем, разработки адаптивных алгоритмов управления микроклиматом. Представлены и проанализированы экспериментальные данные об изменениях параметров воздушного потока и теплоты в системе «воздухонагреватель – вентилятор – помещение» при ступенчато-последовательном регулировании производительности вентилятора.

Материалы и методы

Материалы и методы. Метод изучения процесса теплообмена между воздухом, климатической установкой и обслуживаемым помещением основан на натурном эксперименте, осуществленном в реально эксплуатируемом здании. Параметры воздушного потока в исследуемой системе регистрировались как для системы с сосредоточенными параметрами.

Результаты

Результаты. При различных временных интервалах между скачками изменения производительности вентилятора и для разных режимов работы воздухонагревателя экспериментально исследованы переходные процессы изменения параметров воздушного потока.

Выводы

Выводы. Минимальная продолжительность переходного процесса изменений параметров воздушного потока, проходящего через климатическую установку, достигается при некоторой оптимальной величине временного интервала между скачками производительности вентилятора.

Introduction

Introduction. The most promising of the rapidly developing energy-saving technologies used in life support systems is the regulation of ventilation system performance depending on the indoor air quality in the serviced rooms. In the process of regulation, transients occur, accompanied by fluctuations in indoor air parameters. The study of the patterns of development of transient processes in the air flow is necessary for the design of energy-efficient elements of climate systems, the development of adaptive algorithms for climate control. Experimental data on changes in the parameters of air flow and heat in the “heater – fan – room” system with stepwise sequential control of fan performance are presented and analyzed.

Materials and methods

Materials and methods. The method of studying the process of heat exchange between air, a climate control system and a serviced room is based on a field experiment carried out in a building in actual operation. The air flow parameters in the system under study were recorded as for a system with concentrated parameters.

Results

Results. At different time intervals between step changes in fan performance and for different modes of operation of the air heater, transient processes of changing air flow parameters have been experimentally investigated and studied.

Conclusions

Conclusions. The minimum duration of the transient process of changes in the parameters of the air flow passing through the climate control unit is achieved with a certain optimal value of the time interval between fan performance spikes.

вентиляторвоздухонагревательрегулированиепереходный процессскачок производительностиклиматическая установкаfanair heaterregulationtransient processperformance surgeclimate control systemReferencesАвдошенко П.А., Мясников В.А. Автоматизация центральных тепловых пунктов на базе систем частотного регулирования // Вестник военной академии материально-технического обеспечения. 2015. № 1. С. 109–116. EDN VNYUEH.Avdoshenko P.A., Myasnikov V.A. Automation of central heating points based on frequency control systems. Bulletin of the Military Academy of Logistics. 2015; 1:109-116. EDN VNYUEH. (rus.).Тимофеев Е.В., Эрк А.Ф., Размук В.А. Регулирование температуры воздуха в животноводческом помещении с использованием частотных регуляторов // Проблемы современной науки и инновации. 2017. № 5. С. 55–64. EDN YZKGOF.Timofeev E.V., Erk A.F., Razmuk V.A. Regulation of air temperature in the cattle-breeding premises using frequency regulators. Problems of Modern Science and Innovation. 2017; 5:55-64. EDN YZKGOF. (rus.).Teitel M., Levi A., Zhao Y., Barak M., Barlev E., Shmuel D. Energy saving in agricultural buildings through fan motor control by variable frequency drives // Energy and Buildings. 2008. Vol. 40. Issue 6. Pp. 953–960. DOI: 10.1016/j.enbuild.2007.07.010Teitel M., Levi A., Zhao Y., Barak M., Barlev E., Shmuel D. Energy saving in agricultural buildings through fan motor control by variable frequency drives. Energy and Buildings. 2008; 40(6):953-960. DOI: 10.1016/j.enbuild.2007.07.010Вишневский Е.П., Малков Г.В. EC-двигатели: что, где, почему и зачем // Вентиляция, отопление, кондиционирование воздуха, теплоснабжение и строительная теплофизика. 2011. № 3. С. 52–59. EDN NUNXZZ.Vishnevsky E.P., Malkov G.V. EC engines: what, where, why and why. AVOK. 2011; 3:52-59. EDN NUNXZZ. (rus.).Singh N., Permana I., Chung R., Wang F. Retrofitting Application of EC Motor Plug Fans in HVAC systems // 2024 ASHRAE Annual Conference. 2024. DOI: 10.63044/s24sing007Singh N., Permana I., Chung R., Wang F. Retrofitting Application of EC Motor Plug Fans in HVAC systems. 2024 ASHRAE Annual Conference. 2024. DOI: 10.63044/s24sing007Костин В.И., Должиков В.Н. Регулирование насосов и вентиляторов в системах инженерного обеспечения зданий и сооружений // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2019. № 9 (729). С. 52–59. DOI: 10.32683/0536-1052-2019-729-9-52-59. EDN KPTWEX.Kostin V.I., Dolzhikov V.N. Regulation of pumps and fans in engineering systems of buildings and structures. News of Higher Educational Institutions. Construction. 2019; 9(729):52-59. DOI: 10.32683/0536-1052-2019-729-9-52-59. EDN KPTWEX. (rus.).Lee J.M., Lee K.H., Moon J.W., Lee S.H., Hong T. Developing a Control Strategy for Minimum Airflow Setting Considering CO2 Level and Energy Consumption in a Variable Air Volume System // International Journal of Thermophysics. 2024. Vol. 45. Issue 12. DOI: 10.1007/s10765-024-03474-5. EDN ERLCHH.Lee J.M., Lee K.H., Moon J.W., Lee S.H., Hong T. Developing a Control Strategy for Minimum Airflow Setting Considering CO2 Level and Energy Consumption in a Variable Air Volume System. International Journal of Thermophysics. 2024; 45(12). DOI: 10.1007/s10765-024-03474-5. EDN ERLCHH.Lin X., Lee H., Hwang Y., Radermacher R. A review of recent development in variable refrigerant flow systems // Science and Technology for the Built Environment. 2015. Vol. 21. Issue 7. Pp. 917–933. DOI: 10.1080/23744731.2015.1071987Lin X., Lee H., Hwang Y., Radermacher R. A review of recent development in variable refrigerant flow systems. Science and Technology for the Built Environment. 2015; 21(7):917-933. DOI: 10.1080/23744731.2015.1071987Крылов Ю.А., Радионов А.А., Карандаев А.С., Храмшин В.Р., Мамлеева Ю.И. Энергосберегающий алгоритм управления электроприводами насосов в системе холодного водоснабжения зданий // Электротехника. 2014. № 4. С. 10–15. EDN RXXEGV.Krylov Yu.A., Radionov A.A., Karandaev A.S., Khramshin V.R., Mamleeva Yu.I. An energy-saving algorithm of control of electric drives of pumps in the cold water-supply system of buildings. Electrical Engineering. 2014; 4:10-15. EDN RXXEGV. (rus.).Ormsbee L.E., Lansey K.E. Optimal control of water supply pumping systems // Journal of Water Resources Planning and Management. 1994. Vol. 120. Issue 2. Pp. 237–252. DOI: 10.1061/(ASCE)0733-9496(1994)120:2(237)Ormsbee L.E., Lansey K.E. Optimal control of water supply pumping systems. Journal of Water Resources Planning and Management. 1994; 120(2):237-252. DOI: 10.1061/(ASCE)0733-9496(1994)120:2(237)Морозова Н.С., Нагорная А.Н. Аэродинамика кольцевых вентиляционных сетей с переменным расходом воздуха // Сантехника, Отопление, Кондиционирование. 2016. № 2 (170). С. 62–63. EDN XCRUAR.Morozova N.S., Nagornaya A.N. Aerodynamics of annular ventilation networks with variable air flow. Plumbing, Heating, Air-Conditioning. 2016; 2(170):62-63. EDN XCRUAR. (rus.).Белова Е.М., Караджи В.Г. Особенности работы вентилятора с переменным числом оборотов в вентиляционной сети // Системные технологии. 2022. № 1 (42). С. 146–154. DOI: 10.55287/22275398_2022_1_146. EDN WFGGWM.Belova E.M., Karadzhi V.G. Features of operation of a fan with a variable speed in the ventilation network. System Technologies. 2022; 1(42):146-154. DOI: 10.55287/22275398_2022_1_146. EDN WFGGWM. (rus.).Wu W., Lin Y.R., Chow L.C., Leland Q. Fan performance characteristics at various rotational speeds and ambient pressures // SAE Technical Paper Series. 2014. Issue 1. DOI: 10.4271/2014-01-2219Wu W., Lin Y.R., Chow L.C., Leland Q. Fan performance characteristics at various rotational speeds and ambient pressures. SAE Technical Paper Series. 2014; 1. DOI: 10.4271/2014-01-2219Нагорная А.Н., Морозова Н.С. Проблемы организации воздухораспределения при вытесняющей вентиляции с переменным расходом воздуха на примере зрительного зала театра // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Строительство и архитектура. 2013. Т. 13. № 2. С. 65–68. EDN RPVCOP.Nagornaya A.N., Morozova N.S. Problems of air distribution at displacement ventilation and variable air volume on the basis of the theatre hall. Bulletin of SUSU. Series: Construction Engineering and Architecture. 2013; 13(2):65-68. EDN RPVCOP. (rus.).Панферов С.В., Панферов В.И. К решению задачи количественного регулирования в системах теплоснабжения // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Строительство и архитектура. 2024. Т. 24. № 1. С. 50–58. DOI: 10.14529/build240107. EDN AEMYYQ.Panferov S.V., Panferov V.I. Quantitative regulation in heat supply systems. Bulletin of SUSU. Series: Construction Engineering and Architecture. 2024; 24(1):50-58. DOI: 10.14529/build240107. EDN AEMYYQ. (rus).Сикерин И.Е., Голяк С.А. Влияние гидравлического режима сети теплоснабжения на тепловую устойчивость абонентов // Актуальные проблемы современной науки, техники и образования. 2010. Т. 2. № 68. С. 20–22. EDN OVZYAF.Sikerin I.E., Golyak S.A. The influence of the hydraulic regime of the heat supply network on the thermal stability of subscribers. Current Problems of Modern Science, Technology and Education. 2010; 2(68):20-22. EDN OVZYAF. (rus.).Абдулаев Д.А., Маркелова Е.А., Сабирзянов А.Р., Миронов Н.Ю. Гидравлическая устойчивость тепловой сети // Строительство уникальных зданий и сооружений. 2017. № 1 (52). С. 67–85. DOI: 10.18720/CUBS.52.6. EDN YNESJB.Abdulaev D., Markelova Ye., Sabirzyanov A., Mironov N. The hydraulic stability of the heating network. Construction of Unique Buildings and Structures. 2017; 1(52):67-85. DOI: 10.18720/CUBS.52.6. EDN YNESJB. (rus.).Bukowska M., Nowak K. Hydraulic Stabilization of Heat Network // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019. Vol. 603. Issue 5. P. 052091. DOI: 10.1088/1757-899X/603/5/052091Bukowska M., Nowak K. Hydraulic Stabilization of Heat Network. IOP Conference Series : Materials Science and Engineering. 2019; 603(5):052091. DOI: 10.1088/1757-899X/603/5/052091Малахов П.И., Гущин С.В., Семиненко А.С., Киреев В.М. Влияние подключения новых потребителей на гидравлическую устойчивость тепловых сетей // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2017. № 8. С. 82–87. DOI: 10.12737/article_5968b450a65e68.85903478. EDN ZCRBCR.Malakhov P.I., Gushchin S.V., Seminenko A.S., Kireev V.M. The influence of connecting new consumers on the hydraulic stability of heating networks. Bulletin of Belgorod State Technological University named after V.G. Shukhov. 2017; 8:82-87. DOI: 10.12737/article_5968b450a65e68.85903478. EDN ZCRBCR. (rus.).Мансуров Р.Ш., Перязев Д.Г. Влияние скорости роста температуры наружного воздуха в отопительный период года на гидравлическую устойчивость системы теплоснабжения // Инвестиции, градостроительство, технологии как драйверы социально-экономического развития территории и повышения качества жизни населения : мат. XV Междунар. науч.-практ. конф. 2025. С. 41–47. EDN RSCMVA.Mansurov R.Sh., Peryazev D.G. The influence of the rate of increase in outdoor air temperature during the heating season on the hydraulic stability of the heat supply system. Investments, urban planning, technologies as drivers of socio-economic development of the territory and improvement of the quality of life of the population : proceedings of the XV International Scientific and Practical Conference. 2025; 41-47. EDN RSCMVA. (rus.).Seminenko A.S., Sheremet E.O., Gushchin S.V., Elistratova J.V., Kireev V.M. Hydraulic stability of heat networks for connection of new consumers // IOP Conference Series : Materials Science and Engineering. 2018. Vol. 327. P. 042105. DOI: 10.1088/1757-899X/327/4/042105. EDN XXSRQD.Seminenko A.S., Sheremet E.O., Gushchin S.V., Elistratova J.V., Kireev V.M. Hydraulic stability of heat networks for connection of new consumers. IOP Conference Series : Materials Science and Engineering. 2018; 327:042105. DOI: 10.1088/1757-899X/327/4/042105. EDN XXSRQD.Ю С.С., Ивашкевич А.А. Метод стабилизации расходов в ответвлениях систем вентиляции с переменным расходом воздуха // Новые идеи нового века : мат. Междунар. науч. конф. ФАД ТОГУ. 2020. Т. 3. С. 566–572. EDN FZHCPE.Yu S.S., Ivashkevich A.A. Costs' stabilizing method in branches of ventilation systems with variable air flow. New ideas of the new century : proceedings of the international scientific conference FAD TOGU. 2020; 3:566-572. EDN FZHCPE. (rus.).Пензин В.Э., Спиридонова Е.В. VAV-система — система вентиляции с переменным расходом воздуха // Инновации природообустройства и защиты окружающей среды : мат. I Национ. науч.-практ. конф. с междунар. участием. 2019. С. 55–57. EDN ZAHBEL.Penzin V.E., Spiridonova E.V. VAV-system — ventilation system with variable air flow. Innovations of environmental management and environmental protection : Proceedings of the First National Scientific and Practical Conference with international participation. 2019; 55-57. EDN ZAHBEL. (rus.).Крысов Е.Н. Системы вентиляции с переменным расходом // Ученые заметки ТОГУ. 2016. Т. 7. № 4–1. С. 868–871. EDN XSDEMT.Krysov E.N. Ventilation system with variable flow. Scientists notes PNU. 2016; 7(4-1):868-871. EDN XSDEMT. (rus.).Engdahl F., Svensson A. Pressure controlled variable air volume system // Energy and Buildings. 2003. Vol. 35. Issue 11. Pp. 1161–1172. DOI: 10.1016/j.enbuild.2003.09.009Engdahl F., Svensson A. Pressure controlled variable air volume system. Energy and Buildings. 2003; 35(11):1161-1172. DOI: 10.1016/j.enbuild.2003.09.009Гавриленко Ю.А. Конструирование систем вентиляции с переменным расходом воздуха // Инновации в науке, образовании и бизнесе – 2013 : тр. XI Междунар. науч. конф. 2013. С. 354–356. EDN ZEEVGJ.Gavrilenko Yu.A. Design of ventilation systems with variable air flow. Innovations in science, education and business – 2013 : Proceedings of the XI International Scientific Conference. 2013; 354-356. EDN ZEEVGJ. (rus.).Посохин В.Н., Сафиуллин Р.Г. Воздухораспределитель с изменяемой геометрией // Сантехника, отопление, кондиционирование. 2014. № 4 (148). С. 74–77. EDN TWQWQJ.Posokhin V.N., Safiullin R.G. Variable geometry air distributor. Plumbing, Heating, Air-Conditioning. 2014; 4(148):74-77. EDN TWQWQJ. (rus.).Кузьмин С.И. Воздухораспределитель для реализации переменного воздухообмена в помещениях : сб. науч. тр. Ангарского государственного технического университета. 2011. Т. 1. № 1. С. 110–115. EDN RADDZB.Kuzmin S.I. An air distributor for the implementation of variable air exchange in rooms : Collection of scientific papers of the Angarsk State Technical University. 2011; 1(1):110-115. EDN RADDZB. (rus.).Rabani M., Madessa H.B., Nord N., Schild P., Mysen M. Performance assessment of all-air heating in an office cubicle equipped with an active supply diffuser in a cold climate // Building and Environment. 2019. Vol. 156. Pp. 123–136. DOI: 10.1016/j.buildenv.2019.04.017Rabani M., Madessa H.B., Nord N., Schild P., Mysen M. Performance assessment of all-air heating in an office cubicle equipped with an active supply diffuser in a cold climate. Building and Environment. 2019; 156:123-136. DOI: 10.1016/j.buildenv.2019.04.017Ватузов Д.Н., Дымшиц М.В., Чичаев Д.В. Исследование работы регуляторов перепада давления в зависимости от места их установки в ИТП // Традиции и инновации в строительстве и архитектуре. Строительство и строительные технологии : сб. ст. 81-й Всеросс. науч.-техн. конф. 2024. С. 588–593. EDN ALOKYD.Vatuzov D.N., Dymshits M.V., Chichaev D.V. Investigation of the operation of differential pressure regulators depending on their installation location in the ITP. Traditions and innovations in construction and architecture. Construction and construction technologies : Collection of articles of the 81st All-Russian Scientific and Technical Conference. 2024; 588-593. EDN ALOKYD. (rus.).Поляков В.И. Квартирные регуляторы давления воды // Сантехника, отопление, кондиционирование. 2013. № 11 (143). С. 34–37. EDN TQTRRV.Polyakov V.I. Apartment water pressure regulators. Plumbing, Heating, Air-Conditioning. 2013; 11(143):34-37. EDN TQTRRV. (rus.).Звонарева Ю.Н., Ваньков Ю.В., Сабиров И.М. Влияние температурного графика работы тепловой сети и использования регуляторов перепада давления на надежность работы систем теплоснабжения // Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики : мат. 96-го заседания Междунар. научного семинара им. Ю.Н. Руденко. 2024. С. 558–567. EDN IXFVGA.Zvonareva Yu.N., Vankov Yu.V., Sabirov I.M. The influence of the temperature schedule of the heating network and the use of differential pressure regulators on the reliability of heat supply systems. Methodological issues of reliability research of large energy systems : materials of the 96th meeting of the International Scientific Seminar named after Y.N. Rudenko. 2024; 558-567. EDN IXFVGA. (rus.).Жилина Т.С., Сабукевич М.Н., Дан Ву.Д., Джанака В. Применение повысительных насосных станций для модернизации систем теплоснабжения // Архитектура, строительство, транспорт. 2024. № 2 (108). С. 56–66. DOI: 10.31660/2782-232X-2024-2-56-66. EDN MHOSAZ.Zhilina T.S., Sabukevich M.N., Dan V.D., Janaka V. The use of booster pumping stations for the modernization of heat supply systems. Architecture, construction, transport. 2024; 2(108):56-66. DOI: 10.31660/2782-232X-2024-2-56-66. EDN MHOSAZ. (rus.).

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