Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка адаптивной системы вентиляции общественных и производственных зданий, обеспечивающей не менее 50% экономии энергии

Номер контракта: 14.576.21.0009

Руководитель: Серов Сергей Федорович

Должность руководителя: Заведующий сектором

Докладчик: Ефремов Владимир Владимирович, Главный специалист

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
адаптивная вентиляция, кондиционирование воздуха, энергоэффективность, параметры микроклимата

Цель проекта:
Цель проекта – разработка адаптивной системы вентиляции (АСВ) с переменным расходом воздуха в зависимости от степени наполняемости помещения людьми общественных и производственных зданий, обеспечивающей не менее 50% экономии энергии. Задачи проекта: - аналитический обзор современной научно -технической, нормативной, методологической литературы, затрагивающей, научно-техническую проблему в области систем вентиляции с переменным расходом воздуха. - проведение патентных исследований; - разработка вариантов схемных решений по конструктивной реализации адаптивной системы вентиляции; - разработка математической модели воздушного режима, формируемого адаптивной системой вентиляции; - разработка технических требований к конструкциям воздухораспределителей адаптивной системы вентиляции; - изготовление лабораторного образца адаптивной системы вентиляции и стенда для его испытаний; - проведение экспериментальных исследований на лабораторном образце адаптивной системы вентиляции; - разработка пилотного проекта адаптивной систем вентиляции для общественных зданий на примере залов ожидания (кассовых залов) железнодорожных вокзалов; - разработка технических рекомендаций по расчету и применению адаптивной системы вентиляции; - разработка технического задания на выполнение ОКР по теме: Разработка опытно-промышленной установки адаптивной системы вентиляции с переменным расходом воздуха.

Основные планируемые результаты проекта:
При выполнении ПНИ получены следующие научно-технические результаты:
1. Определены варианты схемных решений по конструктивной реализации АСВ, включая базовые варианты приточно-вытяжных установок с утилизацией тепла вытяжного воздуха для нагрева приточного, варианты конструкций воздухораспределителей для вертикальной подачи воздуха и для вытесняющей вентиляции (DCV) с глубиной регулирования 20-100%;
2. Разработаны технические решения воздухораспределения в зависимости от функционального назначения и архитектурно-планировочных решений помещений;
3. Разработана математическая модель воздушного режима, формируемого АСВ. Модель интегрирует зависимости, определяющие закономерности развития вентиляционных струй с показателями воздушно-теплового комфорта и качества воздуха в обслуживаемой зоне помещения;
4. Проведены патентные исследования, подтвердившие актуальность направления исследований и высокую заинтересованность специалистов технически развитых стран в совершенствовании адаптивных систем вентиляции.
5. Разработаны технические требования к конструкциям воздухораспределителей адаптивной системы вентиляции.
6. Разработана конструкторская документация на лабораторный образец и стенд для его испытаний.
7. Согласно конструкторской документации изготовлен лабораторный образец адаптивной системы вентиляции, предназначенный для иллюстрации модели системы вентиляции, регулируемой по концентрации углекислого газа в вытяжном воздухе для помещения с переменным количеством людей.
Лабораторный образец адаптивной системы вентиляции поддерживает следующие параметры микроклимата в помещении:
- поддержание температуры воздуха в холодный период года от 19 до 21°С;
- поддержание результирующей температуры воздуха в холодный период года от 18 до 20°С;
- поддержание скорости движения воздуха в холодный период не более 0,2 м/с;
- поддержание температуры воздуха в теплый период года от 23 до 25°С;
- поддержание результирующей температуры воздуха в теплый период года от 22 до 24°С;
- поддержание скорости движения воздуха в теплый период не более 0,15 м/с;
- поддержание концентрации углекислого газа не более 1000 ppm.
Помещение в котором установлен лабораторный образец адаптивной системы вентиляции прямоугольной формы, площадь 45,2 м2, высота до подшивного потолка 3,5 м, высота рабочей зоны 1,8 м.
8. Разработана программа и методики проведения испытаний лабораторного образца адаптивной системы вентиляции. Экспериментальный стенд позволит контролировать и записывать данные концентраций СО2 в наружном и вытяжном воздухе, в рабочей зоне, температуры наружного и нагретого воздуха, электропотребление вентиляторов и электронагревателя, расходы воздуха в приточном и вытяжном воздуховодах.
9. Изготовлен стенд для испытаний лабораторного образца адаптивной системы вентиляции, включающий системы регистрации параметров работы лабораторного образца такие, как концентрации углекислого газа, температуры на притоке, вытяжке и в рабочей зоне, расходы приточного и вытяжного воздуха.
10. Разработаны технические рекомендаций по расчету и применению адаптивной системы вентиляции.
11. Проведена технико-экономическая оценка рыночного потенциала полученных результатов ПНИ.
12. Разработаны пилотные проекты адаптивных систем вентиляции для залов ожидания (кассовых залов) железнодорожных вокзалов.
13. Разработан проект технического задания на выполнении ОКР по теме: «Разработка опытно-промышленной вентиляционной установки с регулирующими устройствами, обеспечивающими изменение расхода воздуха в помещении в зависимости от фактической наполняемости людьми»
14. Разработаны предложения и рекомендации по использованию разработанного научно-технического задела.
15. Проведены экспериментальные исследования лабораторного образца адаптивной системы вентиляции.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
Активная работа по исследованию адаптивных систем вентиляции проводятся во многих странах. В США применение таких систем рекомендуется корпоративным стандартом в области систем вентиляции, отопления и кондиционирования ASHRAE 62.01.2004. В Европе лидерами применения АСВ стали Германия, Франция, скандинавские страны.
Основные направления исследований:
- влияние качества воздуха, параметров микроклимата на уровень комфорта людей, их теплоощущения и работоспособность;
- оценка энергоэффективности схем воздухораспределения при глубоком регулировании воздухообмена;
- оптимизация режимов работы сложных вентиляционных сетей в условиях глубокого регулирования расходов воздуха и режимов работы вентиляторов.
Именно в этих направлениях выполняются исследования в проекте. Сформированный научно-технологический задел позволяет рассчитывать на патентную защиту новых технических решений.
Проведенные исследования показывают, что адаптивные системы вентиляции обладают заявленным потенциалом энергосбережения. Экспериментальные исследования показали, что при работе лабораторного образца адаптивной системы вентиляции при переменной нагрузке в помещении от 20 до 100% обеспечивается экономия энергии, затрачиваемой на привод вентиляторов и тепла на подогрев наружного воздуха более 50%. При этом в постоянном может поддерживаться высокий уровень качества воздуха согласно классификации ГОСТ 30494-2011 "Зданий жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях". Согласно проведенным технико-экономическим оценкам рыночного потенциала сроки окупаемости адаптивных систем вентиляции для общественных зданий в большинстве случаев не превышают 4 лет.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
1. Область применения адаптивных систем вентиляции – здания с переменными нагрузками и режимами эксплуатации, характеризующиеся динамикой наполняемости помещений людьми. К этой категории относятся: основная часть общественных зданий, вокзалы, аэропорты, учебные, торговые, спортивные, развлекательные объекты.
2. Системами адаптивной вентиляции планируется заменить системы и кондиционирования воздуха с постоянным воздухообменом по максимальной расчетной нагрузке. Применение пилотных систем адаптивной вентиляции планируется в первую очередь на объектах высокой экологической и энергетической эффективности в качестве учебно-демонстрационных моделей современных систем обеспечении комфортного микроклимата.
Запланировано внедрение адаптивных систем вентиляции на объектах футбольных стадионов Чемпионата Мира по футболу (ЧМ-2018). Применение адаптивных систем вентиляции рекомендовано «зелеными» стандартами строительства.
3. Адаптивная система вентиляции представляет собой класс энергоэффективных систем вентиляции, призванных вытеснить традиционные системы с постоянным расходом воздуха. Масштаб применения АСВ в общественных зданиях оценивается в 50-60% от всех общеобменных систем вентиляции, в промышленных зданиях – 30-40%.
Эффекты от внедрения результатов проекта.
По результатам реализации проекта планируется:
- обеспечить повышение параметров комфортности общественных и промышленных зданий;
- обеспечить экономию электрической энергии на привод вентиляторов не менее 50%;
- обеспечить экономию тепловой энергии в объеме 30-55%;
- снизить экологическую нагрузку на окружающую среду за счет сокращения выбросов о сжигания горючего топлива.

Текущие результаты проекта:
1 Разработаны технические рекомендации по расчету и применению АСВ. Описаны
способы регулирования расхода воздуха в сети АСВ. Описаны варианты технических решений воздухораспределения и даны рекомендации по применению в различных типах зданий.
2. Проведен анализ рыночного потенциала АСВ. Описан алгоритм оценки срока окупаемости АСВ на примере системы офисного здания.
3. Выполнен пилотный проект АСВ на основе контроля концентрации углекислого газа во внутренних помещениях здания.
4. Разработано техническое задание на разработку опытно-промышленной АСВ.
5. Изготовлен стенд для испытаний лабораторного образца адаптивной системы вентиляции.
6. Проведены экспериментальные исследования лабораторного образца адаптивной системы вентиляции.