Вентиляція, освітлення та теплогазопостачання

Моделювання організації витісняючої вентиляції з забезпеченням теплового й шумового комфорту

Вадим Корбут — 2025-12-26

Енергоефективність формування мікроклімату обмежена умовою забезпечення комфорту в приміщеннях. Військові умови диктують глибокі обмеження щодо енергоспоживання. Як було показано в попередніх роботах, ефективною є витісняюча вентиляція з періодичним подаванням повітря з підвищеним робочим перепадом температури. Розглянуто ідеалізовану модель витісняючої вентиляції, де припливне повітря поступово асимілює теплонадлишки без підмішування повітря з верхньої зони. Коефіцієнт повітрообміну не може бути меншим за 2 і залежить від співвідношення теплонадлишків у зонах. У разі періодичного подавання повітря коефіцієнт повітрообміну за температурою припливного повітря знижується зі зменшенням часу роботи повітророзподільника, але зростає, якщо за базову прийняти середню температуру повітря на рівні підлоги. Показано, що періодичне подавання повітря дозволяє уникнути порушення ідеалізованої моделі через підсмоктування нагрітого повітря з верхньої зони, яке підсилюється розрідженням між потоками повітря, що прокладають шлях у практично нерухомому повітрі. Рекомендовано подавати повітря в межах нижньої половини робочої зони, щоб уникнути примусового виштовхування повітря з зони. На підтвердження слід використати обчислювальну гідродинаміку. Для можливості моделювання питома теплоємність повітря має бути постійною протягом процесу. Політропна теплоємність залежить від початкового й кінцевого стану. Зокрема, для процесів нагрівання та охолодження при постійному вологовмісті теплоємність постійна, але не відповідає 1,006 кДж/(кг·К) з урахуванням питомої теплоємності водяної пари. Визначено, що якщо будь-який прямий процес у межах позитивної температури повітря припинити в довільній точці, теплоємність змінюватиметься в межах 5,63 %, що дозволяє вважати її постійною для оцінювальних розрахунків. Моделювання запропонованого способу подавання повітря показало ефективне забезпечення теплового комфорту перебування людей. Періодичне підвищення рівня шуму здатне імітувати шуми вітру, що рекомендовано поєднати з фітодизайном, узгодженим з призначенням приміщення.

Аналіз та шляхи розвитку українського законодавства у сфері вимог до енергоефективності будівель

Олександр Погосов — 2025-12-26

У статті пропонується енергоекономічний метод оцінювання рівня розвитку енергоефективості країни, який базується на сумарному споживанні первинної енергії та величині внутрішнього валового продукту. Результати оцінювання є якісними та не можуть застосовуватися для кількісного оцінювання сектору. Проте вони свідчать щодо недостатнього рівня впровадження заходів підвищення енергетичної ефективності будівель в Україні та значний потенціал впровадження таких заходів. Крім цього, проаналізовано підходи та кількісні показники вимог щодо сектору енергоефективності в країнах світу. Вказано на основні ключові фактори, які впливають на оцінку класу енергетичної ефективності будівель. Проаналізовано зростання населення міста Києва й Київської області та, відповідно, актуальність розвитку заходів підвищення енергоефективності в регіоні. Розкрито кількісні показники приведеного опору теплопередачі огороджувальних конструкцій та понять енергопотреби, енергоспоживання, первинної енергії в розрізі країн світу. Систематизовано можливі перспективні напрямки розвитку галузі в Україні. Виокремлено важливість коригування кліматологічних даних, які застосовуються в інженерному проєктуванні, а також необхідність детального врахування масивності та відповідної їй теплової інерції внутрішніх і зовнішніх огороджувальних конструкцій.

Порівняльний аналіз нестаціонарних режимів роботи побутового кондиціонера при нормальному та недостатньому заправленні холодоагенту

Олександра Череднікова — 2025-12-26

У статті представлено порівняльний аналіз роботи побутового кондиціонера у режимі охолодження та нагрівання (теплового насоса) за умов нормального та недостатнього заряду холодоагенту. Метою дослідження є оцінювання впливу зменшеної кількості робочого тіла на термодинамічні параметри холодильного циклу, теплопродуктивність та енергетичну ефективність системи. Експериментальні дослідження здійснювались у нестаціонарних умовах з подальшим виходом на стаціонарний, що дозволило проаналізувати динаміку зміни робочих параметрів. У ході експерименту проводився запис тиску та температури холодоагенту на ключових ділянках циклу: на виході з компресора, після конденсатора, перед та після дросельного елемента, а також на виході з випарника. Ці дані дали можливість визначити робочі точки на p–h діаграмі та оцінити зміни ентальпії в окремих елементах системи. Додатково вимірювалися температура, відносна вологість та швидкість повітря на вході й виході внутрішнього блоку для визначення процесів тепловологісного оброблення повітря та фактичної теплопродуктивності. Також фіксувалася споживана електрична потужність для подальшого визначення енергетичної ефективності (EER/COP). Результати дослідження показали, що недостатній заряд холодоагенту призводить до зниження тиску нагнітання та кипіння, зменшення об’ємної продуктивності компресора, зростання ступеня перегріву пари холодоагенту та порушення теплового балансу системи. Це спричиняє суттєве зменшення теплопродуктивності та коефіцієнта енергоефективності, а також збільшує час виходу на стаціонарний режим кондиціонера. Отримані результати можуть бути використані для діагностики технічного стану кондиціонерів та оптимізації їх обслуговування.

Підвищення надійності енергопостачання в Україні

Костянтин Предун — 2025-12-26

Використання альтернативних джерел енергії та палив є одним із найбільш важливих напрямів сучасної енергетичної політики, спрямованої як на поліпшення стану довкілля, так і на заощадження традиційних паливно-енергетичних ресурсів. Сенс процесу еколого-енергетичної оптимізації – не заміна одного джерела енергії іншим, а економічна та індустріальна трансформація, декарбонізація та децентралізація. Російська агресія спричинила безпрецедентні руйнування паливно-енергетичної інфраструктури України. Це створило загрозу надійності забезпечення кінцевих споживачів природним газом – основним органічним енергоносієм, здатним повністю задовольнити власні потреби держави. Відходи сільськогосподарського виробництва, полігони твердих побутових відходів за певних умов можна перетворити з забрудників довкілля на відновлювані джерела енергії з генеруванням біогазу. Його основними компонентами є метан і вуглекислий газ. Утилізація біогазу дозволить вирішити водночас екологічні проблеми, пов’язані з «тепловим» забрудненням довкілля. За результатами аналізу стратегії Європейського зеленого курсу та світового ціноутворення на викиди вуглекислого газу показана необхідність збільшення податкових зобов’язань в Україні за викиди парникових газів у атмосферне повітря для досягнення цілей щодо обмеження підвищення глобальної температури довкілля на 1,5-2 °С. У статті обґрунтовано можливість повної або часткової заміни природного газу біометаном, отриманим при утилізації відходів агропромислового комплексу, побутових відходів тощо для задоволення потреб житлово-комунального господарства України. Виконано порівняння фізико-хімічних показників традиційного природного газу та біометану з вимогами чинних нормативних документів. Визначено області застосування біометану в газоподібному та скрапленому станах. Обґрунтовано конструктивні рішення технологічних установок для систем автономного газопостачання.

Аналіз нормативно‑правової та нормативно‑технічної бази газопостачання України та пропозиції щодо її вдосконалення

Юрій Франчук — 2025-12-26

Проведено систематичний аналіз чинної нормативно-правової бази України у сфері газопостачання. Виявлено неточності та розбіжності у трактуванні аналогічних термінів і визначень у різних нормативних документах. Крім того, встановлено невідповідності між чинними правилами виконання робіт з експлуатації газового господарства та реальними умовами, що спостерігаються на території країни. Розглянуто актуальні проблеми функціювання систем газопостачання в наявних експлуатаційних умовах. З метою вдосконалення нормативно-правового регулювання запропоновано стандартизувати основні терміни та визначення в чинних і нових документах. Перегляду потребують окремі показники, визначені в ДБН В.2.5-20:2018 «Газопостачання», зокрема чисельні значення коефіцієнта одночасності K_sim для житлових будинків (додаток В) та положення п.5 додатку Г щодо гідравлічного розрахунку газопроводів. Запропоновано обмежити розрахункові сумарні втрати тиску в газопроводах низького тиску (від джерела газопостачання до найбільш віддаленого приладу) до 100 даПа, зокрема: 40 даПа у розподільних газопроводах та 60 даПа у газопроводах-уводах і внутрішніх газопроводах. Для систем низького тиску рекомендовано встановлювати нижню межу спрацювання запобіжно-запірних клапанів відповідно до тисків, зазначених у Технічному регламенті природного газу, з подальшою корекцією у НПАОП 0.00-1.76-15 «Правила безпеки систем газопостачання».

Чисельне 3D-моделювання нестаціонарного температурного поля внутрішньої поверхні тунелю метрополітену

Вадим Задіранов — 2025-12-26

Точний розрахунок температури ґрунту навколо тунелю метро неможливий без правильного оцінювання температури поверхні внутрішньої стінки тунелю, яка визначається комбінацією внутрішніх факторів у тунелі, а саме: аеродинамікою потоку, тепловиділенням від поїздів, конвективним теплообміном між повітрям і тунелем, а також властивостями та товщиною чавунного облицювання. Попереднє 2D-дослідження виявило загальні особливості температурного поля та підтвердило потенціал використання теплоти, що скидається системою метро. Однак, воно не може принципово відтворити просторово-часову динаміку теплових потоків і тому не дозволяє повністю врахувати режими роботи тунелю. У цій роботі розроблено числову 3D-модель у COMSOL Multiphysics для пов'язаного аналізу теплових процесів у міжстанційному тунелі. Модель враховує тимчасове тепловиділення від рухомого складу, представленого як лінійне джерело теплоти, аеродинаміку турбулентного повітряного потоку в тунелі та теплообмін з внутрішньою поверхнею чавунного облицювання. Ключовий принцип дослідження полягає в тому, що температура поверхні внутрішньої стінки не є заданою як фіксоване значення. Натомість, вона отримується зі зв'язаного аеродинамічного та теплового моделювання як функція часу. Отримана температура буде використана в майбутній роботі як фізично обґрунтована гранична умова на межі розділу кріплення та ґрунту під час вирішення задач теплопередачі в навколишньому ґрунтовому масиві, тим самим підвищуючи надійність прогнозів температури ґрунту.

Термодинамічний аналіз ефективності теплової схеми геотермальної електростанції

Андрій Редько — 2025-12-26

Вивчалися бінарні цикли чистих робочих речовин R144a, R22, R143a, R218, R13b1 та сумішей (R13b1+ R142b) (R13+ R13b1), (R12+ R142b), при температурах 70 °C та 130 °C, при різноманітній температурі навколишнього середовища (15, 20, 25°C), мінімальній температурній різниці між робочими рідинами та геотермальною робочою сумішшю (Δt = 5, 10, 15K). Наведено результати чисельних досліджень ефективності теплової схеми геотермальної електростанції. Проводився обрахунок потужності, що вироблялась енергетичним устаткуванням, та утилізації теплоти геотермальної рідини. Показано, що потужність, яка виробляється за температури 70 °C становить 3,2-3,9 кВт/(кг/с), а за температури 130 °C маємо 29,8-31,9 кВт/(кг/с). Висока ефективність бінарної геотермальної установки з робочою рідиною ізобутан забезпечує зниження масової витрати геотермальної рідини до 0,1-0,2 м³/(кВт·год) за температури 130 °C. Електрична потужність, яка виробляється, залежить від температури геотермальної рідини. При температурі води 70-130 °C геотермальна питома потужність турбіни при використанні суміші холодоагентів повинна становити 24-31 кВт/(кг/с), що на 10-12 % вище, ніж для чистого робочого циклу рідини – 22-24 кВт/(кг/с). Показано, що кожна робоча рідина ефективна у визначеному температурному інтервалі. Наприклад, холодоагент R13b1 ефективний при температурі геотермальної рідини 120 °C, а R142а та R134b ефективні при температурі 150-165°C. Використання різноманітних робочих тіл забезпечує різноманітні коефіцієнти використання циклів геотермальними електростанціями. При температурі геотермальної рідини 70 °C маємо близько 11,5 %, при 130°C, відповідно, від 28,5 до 54,88%. Показано, що в бінарних енергетичних установках ефективними при температурі геотермальної рідини на рівні 130 °C є холодоагенти R134а, R143а, R218, R113b1 та суміші (80% R13b1+20% R142b)