Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка энергоэффективных систем вентиляции и кондиционирования воздуха с локальными рециркуляционными воздухораспределителями, обеспечивающими экономию энергии не менее 30%

Номер контракта: 14.576.21.0037

Руководитель: Наумов Александр Лаврентьевич

Должность руководителя: Генеральный директор

Докладчик: Капко Дмитрий Владимирович, Руководитель сектора научных исследований

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:

Цель проекта:
Цель проекта – разработка энергоэффективных систем вентиляции и кондиционирования воздуха с локальными рециркуляционными воздухораспределителями, обеспечивающими экономию энергии не менее 30%. Реализация работы модернизирует существующий класс систем вентиляции и кондиционирования воздуха с центральной рециркуляцией. Системы вентиляции с локальными рециркуляционными воздухораспределителями позволят использовать потенциал охлаждения наружного воздуха для ассимиляции внутренних тепловыделений в холодный и переходный периоды года.

Основные планируемые результаты проекта:
Описание основных полученных результатов:
1. Проведены патентные исследования, результаты которых подтвердили актуальность направления исследования и высокую заинтересованность специалистов технически развитых стран в совершенствовании систем вентиляции.
2. Разработаны варианты технических решений воздухораспределителей с локальной рециркуляцией воздуха в помещениях, рассмотрены основные схемы: перемешивающей, вытесняющей и персональной вентиляции. Наиболее подходящей схемой воздухораспределения является перемешивающая вентиляция с подачей воздуха сверху вниз коническими струями и настилающимися на потолок струями.
3. Разработаны варианты технических решений воздухораспределителей с локальной рециркуляцией для систем перемешивающей вентиляции с подачей воздуха сверху вниз коническими струями. Технические решения воздухораспределителей позволяют смешивать наружный и рециркуляционный воздух как в камере рециркуляционного воздухораспределителя, так и внутри помещения.
4. Разработана математическая модель аэродинамики рециркуляционных воздухораспределителей, позволяющая определить основные параметры приточной струи (скорость и избыточную температуру) на входе в рабочую зону как при смешивании наружного и рециркуляционного воздуха в камере рециркуляционного воздухораспределителя, так и при смешивании непосредственно в помещении.
5. Разработан алгоритм расчета и математическая модель воздухораспределения систем вентиляции и кондиционирования воздуха с рециркуляционными воздухораспределителями при смешении наружного и рециркуляционного воздуха в рециркуляционном воздухораспределителе и непосредственно в помещении.
6. Разработана программа расчета систем вентиляции и кондиционирования воздуха с рециркуляционными воздухораспределителями, которая позволяет определить:
- модель и необходимое количество воздухораспределителей, шт;
- избыточную температуру приточной струи на входе в рабочую зону, °С;
- скорость приточной струи на входе в рабочую зону при минимальном и максимальном расходе приточного воздуха, м/с;
- максимальное количество рециркуляционного воздуха, м3/ч;
- максимальное количество теплоизбытков, которое может ассимилировать система вентиляции и кондиционирования воздуха с рециркуляционными воздухораспределителями, Вт;
- минимально необходимую температуру наружного воздуха после калорифера вентиляционной установки, °С.
Кроме этого, программа строит схему оптимального размещения подобранных воздухораспределителей в помещении и график зависимости показателя комфортности PMV при изменении расхода рециркуляционного воздуха в течение эксплуатации системы. Для более широкой области применения программы в её алгоритм заложена возможность определения параметров воздушной струи на входе в рабочую зону для систем вентиляции и кондиционирования воздуха с постоянным расходом, а также для адаптивных систем.
7. Разработаны технические требования к конструкциям рециркуляционных воздухораспределителей в части воздухопроизводительности, аэродинамического сопротивления, регулирования соотношения приточного и рециркуляционного воздуха:
- минимальная воздухопроизводительность рециркуляционных воздухораспределителей по наружному воздуха должна составлять 40 м3/ч;
- конструкция рециркуляционного воздухораспределителя должна обеспечивать регулирование соотношения приточного наружного и рециркуляционного воздуха в следующем диапазоне: Lр⁄Lн ⩽4
- аэродинамическое сопротивление рециркуляционного воздухораспределителя без учета фильтра должно не более 180 Па.
8. Разработаны предложения по параметрическому ряду рециркуляционных воздухораспределителей:
Расход наружного воздуха: 40-120, 100-180, 170-250
Расход рециркуляционного воздуха: 0-440, 0-720, 0-1000
Суммарный расход приточного воздуха: 40-560, 100-900, 170-1250
Размеры панели 450 х 450, 600 х 600, 750 х 750

Планируемые результаты:
- экспериментальный образец рециркуляционного воздухораспределителя;
- пилотный проект системы вентиляции с рециркуляционными воздухораспределителями для общественного здания;
- технические требования и предложения по разработке, производству и эксплуатации рециркуляционных воздухораспределителей с учетом технологических возможностей и особенностей индустриального партнера – организации реального сектора экономики;
- техническое задание на ОКР по теме: «Разработка опытно-промышленных образцов рециркуляционных воздухораспределителей (модельный ряд)».

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
На основе полученных результатов ПНИ будет разработана система вентиляции с локальными рециркуляционными воздухораспределителями, которая позволит в помещениях со значительными тепловыделениями в переходный и холодный периоды года использовать наружный воздух для ассимиляции внутренних теплоизбытков, что исключит одновременное использование в этих помещениях теплоты и холода (теплоты - для нагрева наружного воздуха в вентиляционной установке до нормируемой температуры, холода - для ассимиляции внутренних теплоизбытков).
Проведенные патентные исследования показали значительный интерес как отечественных, так и зарубежных специалистов к оптимизации схемных и технологических решений систем вентиляции и кондиционирования воздуха для повышения их энергетической эффективности. Системы вентиляции и кондиционирования воздуха с локальной рециркуляцией представляют собой новый класс этих систем с широкой областью применения: торгово-развлекательные комплексы, спортивные объекты, офисные и административные здания, учебные заведения.
Достижение заявленных результатов ПНИ возможно за счет плодотворного взаимодействия научной организации (в данной работе ООО "НПО ТЕРМЭК") и индустриального партнера (в данной работе ООО "Арктос"), чья деятельность направлена на производство продуктов для систем вентиляции и кондиционирования воздуха в общественных зданиях. Разрабатываемый рециркуляционный воздухораспределитель в конечном итоге должен иметь разумную стоимость (включая стоимость материалов, автоматики, монтажа), при которой стоимость жизненного цикла системы вентиляции и кондиционирования воздуха с локальными рециркуляционными воздухораспределителями будет меньше по сравнению с традиционными системами.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Область применения рециркуляционных воздухораспределителей - системы вентиляции и кондиционирования воздуха, обслуживающие помещения со значительными тепловыделениями; к этой категории следует отнести помещения основной части общественных зданий: офисные, торгово-развлекательные, учебные, спортивные.
Системами вентиляции с рециркуляционными воздухораспределителями планируется заменить системы вентиляции с центральной рециркуляцией воздуха, а также традиционные прямоточные системы вентиляции для снижения энергопотребления системами кондиционирования воздуха для ассимиляции теплоизбытков.
Применение пилотных систем вентиляции с рециркуляционными воздухораспределителями планируется в первую очередь в офисных зданиях, которые нацелены на прохождение «зелёной» сертификации для подтверждения высокой экологической и энергетической эффективности.
Основные характеристики планируемых результатов по разработке систем вентиляции с рециркуляционными воздухораспределителями:
1) по сравнению с системами вентиляции с центральной рециркуляцией воздуха:
- снижение расхода электроэнергии на рециркуляцию воздуха с 0,4-0,45 Вт/м3 в час до 0,17 Вт/м3 в час;
- экономию тепловой энергии за счет более полного соответствия объема рециркуляции тепловому режиму обслуживаемых зон и помещений;
- предотвращение переноса болезнетворных бактерий с рециркуляционным воздухом из одних помещений в другие.
2) по сравнению с традиционными прямоточными системами вентиляции:
- снижение потребления тепловой энергии в холодный и переходный периоды года не менее 30%;
- соблюдение параметров микроклимата в обслуживаемой зоне по ГОСТ 30494-2011.

Текущие результаты проекта:
1. Разработана эскизная конструкторская документация на экспериментальный
образец рециркуляционного воздухораспределителя.
2. Разработана эскизная конструкторская документация на стенд для испытаний экспериментального образца рециркуляционного воздухораспределителя.
3. Разработана программа и методики испытаний.
4. Выполнены предварительные расчеты аэродинамических характеристик
рециркуляционных воздухораспределителей.