izvestswsuИзвестия Юго-Западного государственного университетаProceedings of the Southwest State University2223-15602686-6757ЮЗГУ10.21869/2223-1560-2020-24-2-73-89izvestswsu-774Research ArticleСтроительствоConstructionsОптимизация процессов кондиционирования воздуха здания с применением режима естественного охлажденияOptimization of Building Air Conditioning Processes Applying Free Coolinghttps://orcid.org/0000-0001-5688-3277ЖерлыкинаM. Н.ZherlykinaM. N.

Жерлыкина Мария Николаевна - кандидат технических наук, доцент кафедры жилищно-коммунального хозяйства.ул. 20-летия Октября 84, Воронеж 394006.

Mariya N. Zherlykina - Cand. of Sci. (Engineering), Associate Professor of Housing and Communal Services Department, Voronezh State Technical University.20-letiya Oktyabrya str. 84, Voronezh 394006.

zherlykina@yandex.ruЩукинаТ. В.ShchukinaT. V.

Щукина Татьяна Васильевна - кандидат технических наук, доцент.ул. 20-летия Октября 84, Воронеж 394006.

Tatiana V. Shchukina - Cand. of Sci. (Engineering), Associate Professor, Voronezh State Technical University.20-letiya Oktyabrya str. 84, Voronezh 394006.

zherlykina@yandex.ruГурбангулыевА.GurbangulyevA.

Гурбангулыев Арслан.ул. 20-летия Октября 84, Воронеж 394006.

Arslan Gurbangulyev - Voronezh State Technical University.20-letiya Oktyabrya str. 84, Voronezh 394006.

zherlykina@yandex.ruВоронежский государственный технический университетVoronezh State Technical University2020041020202427389Copyright © Жерлыкина M.Н., Щукина Т.В., Гурбангулыев А., 20202020Жерлыкина M.Н., Щукина Т.В., Гурбангулыев А.Zherlykina M.N., Shchukina T.V., Gurbangulyev A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://izvestswsu.elpub.ru/jour/article/view/774

Цель исследования. Целью работы является проведение прикладного исследования теплового режима производственного помещения промышленного здания и разработка процессов кондиционирования воздуха, включающих поиск целесообразного схемного решения его обработки и повышение эффективности работы системы путем использования холода наружного воздуха.Методы. Для достижения поставленных целей в работе на основании результатов энергоаудита была разработана методика расчета потоков вредных выделений в производственном помещении в режиме «Производство» и определены тепловые нагрузки объектов исследования. Проанализированы возможные варианты обработки воздуха системами технологического кондиционирования, в том числе, с учетом минимизации энергетических затрат. Для ассимиляции избыточной теплоты в теплый период года и рационального выбора процесса обработки воздуха с целью экономии потребления тепловой энергии предлагаются способы обработки воздуха с подогревом и без него. В холодный период года предлагается осуществлять кондиционирование воздуха с применением холода наружного воздуха. Универсальность методики позволяет определять осуществимый в реальных условиях процесс, в том числе корректировать схему обработки, в которой необходим предподогрев воздуха.Результаты. Результатом проведенной исследовательской работы является разработка ряда инженерно-технических решений для обеспечения энергетической эффективности работы инженерной системы и повышения потребительского качества объектов исследования.Заключение. Реализация разработанных мероприятий по тепловой защите объекта исследования и использованию энергоэффективных инженерных решений позволит достигнуть следующих результатов: повысить потребительское качество зданий, довести параметры внутреннего микроклимата до нормативной величины; значительно продлить срок службы ограждающих конструкций, с высокой степенью точности доводить качество воздуха, предназначенного для ведения технологического процесса, обеспечить экономию расхода энергоресурсов на кондиционирование воздуха за счет использования холода наружного воздуха; поддерживать минимальную температуру охлаждения в результате смешения наружного и рециркуляционного воздуха без риска обмерзания теплообменника и образования льда.

Purpose of research is to carry out an applied research of the thermal behaviour of the production premise of an industrial building and to develop air conditioning processes, including the search for an expedient circuit design for conditioning and increasing the effectiveness of the system by using the cold outdoor air.Methods. In the work, based on the results of the energy audit, a technique for calculating the flows of harmful emissions in the production premise in the Production mode was developed and the thermal loads of the objects of the study were determined to achieve the set objectives. Possible options for air processing by technological conditioning systems including the minimization of energy costs are analyzed. For the assimilation of excess heat in the warm season and a rational choice of the air treatment process in order to save thermal energy consumption, techniques of air treatment with and without heating are proposed. In the cold season, it is proposed to carry out air conditioning using cold outdoor air. The versatility of the technique makes it possible to determine a process feasible in real conditions, including adjusting the processing scheme, in which air preheating is required.Results. The result of the research work is the development of a number of engineering and technical solutions to ensure the energy efficiency of the engineering system and improve the consumer quality of the research objects.

Conclusion. Implementation of the developed measures for thermal protection of the research object and the use of energy-efficient engineering solutions will allow achieving the following results: to improve the consumer quality of buildings, to bring the parameters of the internal microclimate to the standard value; to extend significantly the service life of enclosing structures, to ensure the quality of the air intended for the technological process with a high degree of accuracy, to ensure energy savings for air conditioning through the use of the cold outdoor air; to maintain a minimum cooling temperature by mixing outdoor and recirculated air without the risk of frost formation on the surface of the heat exchanger and the formation of ice.

теплопоступлениякондиционирование воздухапроцесс обработки воздухахолодохладительвоздухонагревательрециркуляцияheat supplyair conditioningair treatment processcoldcoolerair heaterrecirculationReferencesАнтипов А. В., Дугаров Ц. Б. Сублимационная сушка как метод консервирования продуктов // Мясные технологии. 2011. № 12(108). С. 48-51.Antipov A. V., Dugarov C. B. Sublimacionnaya sushka kak metod konservirovaniya produktov [Freeze-drying as a method of preserving products]. Myasnye tekhnologii = Meat technologies, 2011, no. 12(108), pp. 48-51 (In Russ.).Пат. 2442426 Российская Федерация, МПК A23B 4/00. Способ управления процессом термообработки сырокопченых и сыровяленых мясных и рыбных изделий в климатической конвективной установке камерного типа / Юзов С. Г.; заявитель и патентообладатель Московский государственный университет прикладной биотехнологии. № 2010132874/13; заявл. 05.08.2010; опубл. 20.02.2012, Бюл. №5.Yuzov S. G. Sposob upravleniya processom termoobrabotki syrokopchenyh i syrovyalenyh myasnyh i rybnyh izdelij v klimaticheskoj konvektivnoj ustanovke kamernogo tipa [Method for controlling the process of heat treatment of smoked and dried meat and fish products in a climatic convective chamber-type installation]. Patent RF, 2442426, MPK A23B 4/00, 2012 (In Russ.).Исследование распределения концентраций вредных веществ в производственных помещениях предприятий топливно-энергетического комплекса / М. Н. Жерлыкина, С. А. Яременко, А. А. Мерщиев, Н. А. Драпалюк // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2017. Т. 13. № 3. С. 50-54.Zherlykina M. N., Yaremenko S. A., Mershchiev A. A., Drapalyuk N. A. Issledovanie raspredeleniya koncentracij vrednyh veshchestv v proizvodstvennyh pomeshcheniyah predpriyatij toplivno-energeticheskogo kompleksa [Research on the distribution of harmful substances concentrations within industrial spaces of fuel and energy complex enterprises]. Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta = Bulletin of Voronezh State Technical Univerity, 2017, vol. 13, no. 3, pp. 50-54 (In Russ.).Патент 2016619895 Российская Федерация. Расчёт удельных теплопритоков через многослойные ограждения / Шевченко А. В., Алешин В. И., Алешин В. В. 2016.Shevchenko A. V., Aleshin V. I., Aleshin V. V. Raschyot udel'nyh teplopritokov cherez mnogoslojnye ograzhdeniya [Calculation of specific heat flows through multilayer fences]. Patent RF, 2016619895, 2016 (In Russ.).Жерлыкина М. Н., Яременко С. А. Системы обеспечения микроклимата зданий и сооружений. Вологда: Инфра-Инженерия, 2018. 164 с.Zherlykina M. N., Yaremenko S. A. Sistemy obespecheniya mikroklimata zdanij i sooruzhenij [Systems for ensuring the microclimate of buildings and structures]. Vologda, Infra-Inzheneriya Publ., 2018, 164 p. (In Russ.).Аверкин А. Г., Еремкин А. И., Аверкин Ю. А. Осушение воздуха на основе твердых сорбентов // Региональная архитектура и строительство. 2019. Т. 3. № 40. С. 150-156.Averkin A. G., Eremkin A. I., Averkin Yu. A. Osushenie vozduha na osnove tverdyh sorbentov [Air drainage based on solid sorbents]. Regional'naya arhitektura i stroitel'stvo = Regional Architecture and Engineering, 2019, vol. 3, no. 40, pp. 50-156 (In Russ.).Колесников Е. О., Шашкин В. Ю. Кондиционирование воздуха промышленных предприятий // Энерго- и ресурсосбережение в теплоэнергетике и социальной сфере: материалы международной научно-технической конференции студентов, аспирантов, ученых. 2016. Т. 4. № 1. С. 124-127.Kolesnikov E. O., Shashkin V. Yu. [Air conditioning of industrial enterprises]. Energo- i resursosberezhenie v teploener-getike i social'noj sfere. Materialy mezhdunarodnoj nauchno-tekhnicheskoj konferencii studentov, aspirantov, uchenyh [Energy and resource saving in heat power engineering and social sphere. Proceedings of the international scientific and technical conference of students, postgraduates, scientists], 2016, vol. 4, no. 1, pp. 124127 (In Russ.).Буренин В. В., Воробьев Д. К. Системы кондиционирования воздуха и воздушные кондиционеры для производственных помещений // Холодильная техника. 2017. № 7. С. 30-36.Burenin V. V., Vorob'ev D. K. Sistemy kondicionirovaniya vozduha i vozdushnye kondicionery dlya proizvodstvennyh pomeshchenij [Air conditioning systems and air conditioners to be used in production areas]. Holodil'naya tekhnika, 2017, no. 7, pp. 30-36 (In Russ.).Андреев Л. Н., Салмин-Ольшко К. Б., Бикчантаева Р. А. Повышение качества макро- и микроклимата животноводческих помещений // Мир инноваций. 2018. № 1-2. С. 122-127.Andreev L. N., Salmin-Ol'shko K. B., Bikchantaeva R. A. Povyshenie kachestva makro- i mikroklimata zhivotnovodcheskikh pomeshchenii [Improving the quality of macro-and microclimate of livestock premises]. Mir innovacij = World of /nnovation, 2018, no. 1-2, pp. 122-127 (In Russ.).Акимов В. И., Домнич С. А. Повышение качества функционирования системы кондиционирования промышленного объекта // Качество продукции: контроль, управление, повышение, планирование: сборник науч. тр. 3 Междунар . молодежной науч.-практ. конференции. Курск, 2016. С. 28-32.Akimov V. I., Domnich S. A. [Improving the quality of functioning of the industrial facility air conditioning system]. Kachestvo produkcii: kontrol', upravlenie, povyshenie, planirovanie. Sbornik nauchnykh trudov [Product quality: control, management, improvement, planning. Collection of proceedings 3 Intern. youth scientific and practical conference], Kursk, 2016, pp. 28-32 (In Russ.).Костин В. И., Русских Е. Ю. Расчет мощности систем охлаждения помещений // АВОК: вентиляция, отопление, кондиционирование воздуха, теплоснабжение и строительная теплофизика. 2012. № 5. С. 18-23.Kostin V. I., Russkih E. Yu. Raschet moshchnosti sistem ohlazhdeniya pomesh-chenij [Calculation of the cold consumption in air conditioning systems for industrial buildings]. AVOK: ventilyaciya, otoplenie, kondicionirovanie vozduha, teplosnabzhenie i stroitel'naya teplofizika = Ventilation, Heatind, Air Conditioning, Heat Supply and Building Thermal, 2012, no. 5, pp. 18-23 (In Russ.).Системы промышленного кондиционирования воздуха типа «чиллер-фанкойл» и энергосберегающие системы / С. Т. Мирошниченко, В. А. Пухлий, В. Г. Потехин, В. В. Соколов, Е. В. Глушкова, А. А. Журавлев, В. О. Пантель // Экологическая, промышленная и энергетическая безопасность: сб. статей по материалам междунар. науч.-практ. конференции. Севастополь, 2018. С. 807-816.Miroshnichenko S.T., Puhlij V. A., Potekhin V. G., Sokolov V. V., Glushkova E. V., Zhuravlev A. A., Pantel' V. O. [Industrial air conditioning Systems of the chiller-fan coil type and energy-saving systems]. Ekologicheskaya, promyshlennaya i energeticheskaya bezopasnost'. Sbornik statei. [Environmental, industrial and energy security. Collection of articles based on the materials of the international journal. scientific and practical conferences]. Sevastopol', 2018, pp. 807-816 (In Russ.).Лёвин В. Проектирование промышленных систем кондиционирования // Сантехника. Отопление. Кондиционирование. 2012. № 10(130). С. 69-73.Lyovin V. Proektirovanie promyshlennyh sistem kondicionirovaniya [Design of industrial air conditioning systems]. Santekhnika. Otoplenie. Kondicionirovanie = Plumbing. Heating. Conditioning, 2012, no. 10(130), pp. 69-73.Костин В. И., Русских Е. Ю. Проблемы расчета расходов холода на системы кондиционирования воздуха промышленных зданий // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2012. № 5(641). С. 60-64.Kostin V. I., Russkih E. YU. Problemy rascheta raskhodov holoda na sistemy kondi-cionirovaniya vozduha promyshlennyh zdanij [Problems of calculation of expenses of cold on systems air conditioniring of industrial buildings]. Izvestiya vysshih uchebnyh zavedenij. Stroitel'stvo = News of Higher Educational Institutions. Construction, 2012, no. 5(641), pp. 60-64 (In Russ.).Определение энергетической эффективности механической вентиляции помещений с выделением вредных веществ / Р. А. Шепс, А. В. Шашин, М. Н. Жерлыкина, B.В. Шичкин // Жилищное хозяйство и коммунальная инфраструктура. 2019. № 2(9). C.62-68.Sheps R. A., SHashin A. V., ZHerlykina M. N., SHichkin V. V. Opredelenie energeticheskoj effektivnosti mekhanicheskoj ventilyacii pomeshchenij s vydeleniem vrednyh veshchestv [The definition of energy efficiency mechanical ventilation with emissions]. Zhilishchnoe hozyajstvo i kommunal'naya infrastruktura = Housing and utilities infrastructures, 2019, no. 2(9), pp. 62-68 (In Russ.).Страхова Н. А., Глазунова Е. К. Вентиляция. Ростов-на-дону: Ростовский государственный строительный университет, 2014. 46 с.Strahova N. A., Glazunova E. K. Ventilyaciya [Ventilation]. Rostov-na-Donu, 2014, 46 p. (In Russ.).Гримитлин А. М., Дацюк Т. А. Отопление и вентиляция производственных помещений. Санкт-Петербург: АВОК Северо-Запад, 2007. 399 с.Grimitlin A. M., Dacyuk T. A. Otoplenie i ventilyaciya proizvodstvennyh pomeshchenij [Heating and ventilation of industrial premises], St. Petersburg, AVOK Severo-Zapad Publ., 2007, 399 p. (In Russ.).Луговский С. И., Дымчук Г. К. Совершенствование систем промышленной вентиляции. М.: Стройиздат, 1991. 130 с.Lugovskij S. I., Dymchuk G. K. Sovershenstvovanie sistem promyshlennoj ventilyacii [Improvement of industrial ventilation systems]. Moscow, Strojizdat Publ., 1991, 130 p. (In Russ.).Посохин В. Н. Расчет местных отсосов от тепло- и газовыделяющего оборудования. М.: Машиностроение,1984. 157 с.Posohin V. N. Raschet mestnyh otsosov ot teplo- i gazovydelyayushchego oborudovaniya [Calculation of local suction from heat and gas-releasing equipment]. Moscow, Mashinostroenie Publ., 1984, 157 p. (In Russ.).

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