Поддержание требуемых параметров микроклимата неотапливаемых частей зданий за счет организации переточного воздушного отопления

Введение. Переточное воздушное отопление — редко применяемая, но обладающая существенным экономическим эффектом технология, исследованиям которой уделяется недостаточно внимания. Предметом исследования являются параметры тепловлажностного состояния воздуха, перетекающего в обслуживаемые помещения. Цель исследования — разработать алгоритм, описывающий изменение состояния воздуха при организации переточного воздушного отопления. Задачи исследования: разработать модель изменения состояния воздуха при организации переточного воздушного отопления; применить разработанную модель и разработать рекомендации по организации переточного воздушного отопления для здания склада.

Материалы и методы. Методика исследования построена на традиционных законах и уравнениях тепломассообмена, аэродинамики и механики сплошной среды; применении диаграммы состояния влажного воздуха и правилах выполнения построений тепловлажностной обработки воздуха; принципах работы и конструирования вентиляционного оборудования; санитарно-гигиенических основах проектирования вентиляции. Выбор климатических данных, свойств материалов и сред, а также разработка проектных решений проведены в соответствии с актуальной нормативной документацией.

Результаты. Разработан алгоритм, включающий методы и модели и описывающий изменение состояния воздуха при организации переточного воздушного отопления. Создана модель остывания воздуха в неотапливаемом помещении, использующая осредненные характеристики. Выполнена апробация модели на примере здания склада с неотапливаемой частью, в которой подтверждена возможность поддержания требуемых параметров микроклимата за счет работы переточного воздушного отопления. Дополнительно разработаны рекомендации по организации оптимального воздухораспределения и подбору оборудования. Предложен алгоритм, применение которого позволяет выявить пригодность переточного воздушного отопления в промышленных зданиях и рассчитать параметры воздуха.

Выводы. Применение переточного воздушного отопления, рассчитанного по предложенному алгоритму, даст возможность повысить энергетическую эффективность (путем экономии энергоресурсов и снижения капитальных затрат на систему отопления) решений в области вентиляции промышленных зданий. Использование алгоритма подразумевает, что организация переточного воздушного отопления не нарушает технологический процесс и требования к пожарной и санитарно-гигиенической безопасности здания.

1. Лосев Д. Воздушное отопление // Сантехника, Отопление, Кондиционирование. 2010. № 8 (104). С. 64–67. EDN RFTFOJ.

2. Лосев Д.П. Все о воздушном отоплении // Сантехника, Отопление, Кондиционирование. 2013. № 3 (135). С. 68–71. EDN RINWEZ.

3. Лосев Д.П. Все о воздушном отоплении // Сантехника, Отопление, Кондиционирование. 2010. № 7 (103). С. 50–52. EDN RFOBFR.

4. Вишневский Е.П., Степанов А.Н. Воздушное отопление логистических центров // Сантехника, Ото-пление, Кондиционирование. 2013. № 2 (134). С. 70–75. EDN PQHWPZ.

5. Белугин А.С., Чесноков Б.П., Наумова О.В. Особенности организации подачи воздуха при устройстве воздушного отопления, совмещенного с вентиляцией // Проблемы и перспективы развития строительства, теплогазоснабжения и энергообеспечения : мат. VIII Нац. конф. с междунар. участием. 2018. С. 40–43. EDN YWNICD.

6. Kindaichi S., Kindaichi T. Indoor thermal environment and energy performance in a central air heating system using a heat pump for a house with underfloor space for heat distribution // Building Services Engineering Research and Technology. 2022. Vol. 43. Issue 6. Pp. 755–766. DOI: 10.1177/01436244221117356

7. Новгородский Е.Е., Василенко А.И. Энергетическая эффективность компоновочных решений систем воздушного отопления // Энергосбережение и водоподготовка. 2004. № 1. С. 37–39. EDN JVCPNJ.

8. Белугин А.С., Чесноков Б.П., Наумова О.В. Анализ типов воздухонагревателей для систем воздушного отопления // Наука и образование: новое время. 2018. № 5 (28). С. 26–29. EDN YOBQMX.

9. Satpati B., Alam Md.A., Datta S., Koley C. Modelling simulation and validation of duct air heating system // 2013 IEEE International Conference on Control Applications (CCA). 2013. DOI: 10.1109/CCA.2013.6662892

10. Сериков С.В., Ильина Т.Н. Утилизация тепла уходящих газов котельной установки в системе воздушного отопления // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2013. № 4. С. 53–55. EDN QCEJRB.

11. Бельмаз Д.Н. Способ использования вторичной теплоты продуктов переработки нефти в воздушном отоплении зданий // Междунар. науч.-техн. конф. молодых ученых БГТУ им. В.Г. Шухова, посвящ. 160-летию со дня рождения В.Г. Шухова. 2013. С. 74–79. EDN SHNSSZ.

12. Васильев И.И., Каменева К.И. Воздушное отопление с рекуперацией тепла в условиях Крайнего Севера // Управление инновациями: теория, методология, практика. 2014. № 11. С. 93–96. EDN SZTQBP.

13. Liu J., Lu Y., Tian X., Lin Z. Analyses of yearly performance dual-temperature warm air heating system applied in different climates // Applied Thermal Engineering. 2021. Vol. 194. P. 117076. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2021.117076

14. Киборт И.Д., Кошкарев А.Ю. Энергоэффективная система воздушного отопления подсобных помещений котельной // Энергосбережение и инновационные технологии в топливно-энергетическом комплексе : мат. Всерос. науч.-практ. конф. студентов, аспирантов, молодых ученых и специалистов, посвящ. 50-летию создания Тюменского индустриального института. 2013. С. 134–137. EDN SBMMYH.

15. Liu J., Tian X., Lin Z. Performance analysis of a novel dual heat source warm air heating system with ecofriendly refrigerants // Building and Environment. 2021. Vol. 194. P. 107679. DOI: 10.1016/j.buildenv.2021.107679

16. Саулина Т.А., Семикова Е.Н. Оценка эффективности использования воздушной системы отопления в производственных зданиях // VII Всерос. фестиваль науки : сб. докл. в 2 т. Т. 1. 2017. С. 303–306. EDN ZVTWLV.

17. Винокуров К.В., Бедило П.С. Применение энергосберегающих технологий при проектировании воздушного отопления производственных зданий на мукомольных и крупяных предприятиях // Территория инноваций. 2018. № 12 (28). С. 20–24. EDN YTYDBJ.

18. Иванов К.В. Технологии воздушного отопления в зданиях сельскохозяйственного назначения // Вестник науки. 2018. Т. 4. № 7 (7). С. 114–120. EDN YLRETZ.

19. Ahmed K., Sistonen E., Simson R., Kurnitski J., Kesti J., Lautso P. Radiant panel and air heating performance in large industrial buildings // Building Simulation. 2018. Vol. 11. Issue 2. Pp. 293–303. DOI: 10.1007/s12273-017-0414-8

20. Баканова С.В., Ониани В.Т. Отопление зданий предприятий торговли и бытового обслуживания с помощью систем воздушного отопления // Проблемы энергосбережения в промышленном и жилищно-коммунальном комплексах : сб. ст. XIX Междунар. науч.-практ. конф. 2018. С. 44–47. EDN XYOEDJ.