Дослідження ефективності роботи грунтового теплообмінника для системи контрольованої вентиляції житлових приміщень в однородинному будинку с.Олександрія Рівненської області
Автор: Матусевич Вадим Костянтинович
Кваліфікаційний рівень: магістр (ОНП)
Спеціальність: Будівництво та цивільна інженерія (освітньо-наукова програма)
Інститут: Інститут будівництва та інженерних систем
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2024-2025 н.р.
Мова захисту: англійська
Анотація: У сучасному будівництві енергоефективних будівель дедалі більшої популярності набувають технології, які дозволяють скоротити споживання енергії покращуючи тим самим комфортні умови мікроклімату для мешканців. Однією з таких технологій є застосування ґрунтових повітряних трубних теплообмінників, які функціонують як пасивні елементи системи контрольованої вентиляції в системах з рекуперацією тепла. У даній магістерській кваліфікаційній роботі розраховані системи грунтових повітряних теплообмінників для системи припливно-витяжної вентиляції повітря з рекуперацією тепла. Об’єкт дослідження – однородинний житловий будинок у с. Олександрія Рівненської області. Предмет дослідження – грунтовий повітряний теплообмінник виконаний у двох конфігураціях: за схемою змійовика та за схемою Тихельмана. Мета дослідження – визначення оптимальної температури повітря від грунтового повітряного теплообмінника, який виконаний двома схемами прокладання в грунті у залежності від глибини. Визначення показників енергоефективності грунтового теплообмінника для сталого об’єму припливного повітря у кількості 1360 м3/год, шляхом моделювання зміни глибини вкладання грунтового теплообмінника, діаметру труб і його довжини з використанням програмного продукту REHAU-GAHE. Енергоефективність вентиляції суттєво впливає на витрати будівлі. Перспективне рішення для їхнього зменшення — використання ґрунтового повітряного трубного теплообмінника в системі припливно-витяжної вентиляції з рекуперацією тепла. Ґрунтовий повітряний теплообмінник являє собою систему труб, прокладених у ґрунті на глибині від 1,5 до 3,5 метрів, по яких проходить зовнішнє припливне повітря. Завдяки сталості температури ґрунту на цих глибинах протягом року [1], повітря, що проходить трубопроводом, у зимовий період підігрівається, а в літній – охолоджується. Це дозволяє значно знизити енергетичне навантаження на механічні елементи системи вентиляції (зокрема, нагрівачі та охолоджувачі), зменшити ризик обмерзання теплообмінника в рекуператорі, а також покращити загальну термічну динаміку мікроклімату всередині будівлі [2]. В умовах помірного клімату України, зокрема в Рівненській області, де проводилось моделювання, ґрунтові повітряні теплообмінники здатні забезпечити стабільний попередній нагрів повітря з високими показниками енергоефективності. У рамках цієї кваліфікаційної роботи, було змодельовано роботу грунтового повітряного теплообмінника при різних схемах прокладання труб та різних глибинах (1,5–3,5 м) за допомогою спеціалізованого програмного продукту, який дозволяє розрахувати показники енергоефективності в реальних кліматичних умовах. Метою дослідження було визначення оптимальної температури припливного повітря на виході з теплообмінника перед подаванням до вентиляційної установки з рекуперацією тепла, яка використовується для забезпечення комфортного мікроклімату в житловому будинку і мінімізації витрат традиційної енергії для нагріву чи охолодження повітря. Визначалися також кількісні показники тепла і холоду, які може забезпечити теплообмінник протягом року, а також коефіцієнти ефективності залежно від конструктивної схеми, довжини трубопроводу та глибини його прокладання. Результати дослідження показали, що ґрунтовий теплообмінник здатен суттєво зменшити потребу в нагріванні припливного повітря взимку — на 10–15?°C, а влітку знижувати його температуру на 6–10?°C. Це зменшує навантаження на кондиціонування [3] та покращує ефективність роботи вентиляції у однородинних будинках. Моделювання довело, що впровадження таких теплообмінників підвищує енергоефективність, стабільність параметрів повітря, надійність і комфорт проживання. Системи відповідають вимогам сталого будівництва й підходять як для нових будівель, так і для реконструкції існуючих [4]. Ключові слова – система контрольованої вентиляції, грунтовий повітряний теплообмінник, тепло грунту, геотермальна енергія, змійовик, схема Тихельмана.