Інтегрована система адаптивного керування тепловологісним режимом промислових приміщень на базі коаксіальної рекуперації та багатошарової ізоляції
DOI:
https://doi.org/10.32347/2409-2606.2026.57.40-58Ключові слова:
промислова вентиляція, коаксіальний повітропровід, багатошарова теплоізоляція, сенсорна мережа, адаптивне керування, енергоефективність, мікроклімат, рекуперація теплотиАнотація
Анотація. У сучасних умовах експлуатації промислових об’єктів, що характеризуються високою інтенсивністю тепловиділень від технологічного обладнання та мінливими показниками вологості, забезпечення стабільного мікроклімату є критично важливим завданням. Традиційні системи загальнообмінної вентиляції та кондиціювання, що працюють у фіксованих режимах, часто не здатні ефективно компенсувати динамічні коливання тепловологісних навантажень. Це призводить до перевитрат енергоресурсів, порушення технологічних процесів, нестабільного режиму осушення або зволоження повітря, а також створює ризики для здоров’я та безпеки персоналу. Ситуація додатково ускладнюється глобальними вимогами щодо декарбонізації та необхідністю жорсткої економії енергетичних ресурсів в умовах післявоєнного відновлення інфраструктури, що вимагає впровадження інноваційних циркулярних рішень. Дане дослідження пропонує комплексне інженерне рішення, яке полягає у розробці та впровадженні автоматизованої системи керування тепловологісним режимом. Запропонована система базується на інтеграції коаксіальних вентиляційних каналів із функцією адаптивної рекуперації тепла та інноваційного багатошарового теплоізоляційного мата. Окрему увагу приділено розробці гібридної стратегії керування, що поєднує локальні контури пропорційно-інтегрально-диференціального регулювання з алгоритмами прогнозного керування верхнього рівня, які використовують дані з розгалуженої сенсорної мережі. Дані мережі фіксують температуру, відносну вологість, концентрацію діоксиду вуглецю та аеродинамічний перепад тиску. Математичне моделювання та техніко-економічний аналіз продемонстрували, що впровадження комбінованого підходу дозволяє знизити енергоспоживання системи на 20–30% порівняно з традиційними аналогами. Використання теплоізоляційного мата забезпечує ефективність теплопоглинання на рівні 75–80%, мінімізуючи непродуктивні втрати енергії. Доведено, що керована рекуперація виступає не лише інструментом енергозбереження, але й дієвим механізмом стабілізації параметрів припливного повітря в умовах мінливого зовнішнього клімату.
Посилання
References
Burda, Y., Pivnenko, Y., & Redko, I. Analiz zalezhnosti vmistu naftalinu v koksovomu hazi vid temperatury i tysku. Zbirnyk naukovykh prats Ukrainskoho derzhavnoho universytetu zaliznychnoho transportu, no. 207, 2024 https://doi.org/10.18664/1994-7852.207.2024.301865. (Ukrainian).
Savchenko, O., et al. "Suspilni priorytety pisliavoiennoi vidbudovy ener-hetyky Ukrainy." Enerhetyka ta systemy upravlinnia, vol. 11, no. 2, 2025, pp. 115-123. https://doi.org/10.23939/jeecs2025.02.115. (Ukrainian).
Chaika, Y., Burda, Y., Pivnenko, Y., Tkachenko, R., & Redko, I. "Ven-tyliatsiini systemy v tsyvilnomu ta promyslovomu budivnytstvi: kom-pleksnyy ohliad ta shliakhy modernizatsii". Collection of Scientific Works of the Ukrainian State University of Railway Transport, 2025, pp. 113-122. https://doi.org/10.18664/1994-7852.211.2025.327331. (Ukrainian).
Zhang, J., Liu, J., Deng, Z., & Liu, S. "Ventilation systems balancing rapid pollutant removal and energy efficiency in the post-pandemic era: a litera-ture review." Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 225, 2026, p. 116175. https://doi.org/10.1016/j.rser.2025.116175.
Boyko, D. "Porivnialnyi analiz pozytsii Ukrainy u svitovykh reitynhakh i indeksakh v konteksti hlobalnoi paradyhmy". Problemy zahalnoi enerhetyky, vol. 1, 2025. https://elibrary.kubg.edu.ua/55524/1/D_Boyko_FEU_2025.pdf. (Ukrainian).
Kovalchuk, A. M., and R. S. Melnyk. "Modernizatsiia teplovykh punktiv navchalnykh zakladiv: tekhniko-ekonomichne obgruntuvannia." Enerhoefek-tyvnist v budivnytstvi ta arkhitekturi, vol. 23, 2022, pp. 28-36. (Ukrainian).
Sharapov S. O., Bocko J., Yevtushenko S. O., Panchenko V. O., Skydanen-ko M. S. Energy-saving individual heating systems based on liquid-vapor ejector. Journal of Engineering Sciences, Vol. 10(2), 2022, pp. G1-G8. DOI: https://doi.org/10.21272/jes.2023.10(2).g1.
Sklabinskyi, V., and A. Karutskyi. “Identification of the influence of the ro-tational motion of a vibropriller basket on melt jets and droplets of mineral fertilizers in a prilling tower”. Eastern-European Journal of Enterprise Tech-nologies, vol. 1, no. 1 (139), Feb. 2026, pp. 51-58, doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2026.353110.
Yaropud, V. "Investigation of the thermal performance of an adaptive triple-pipe heat recovery unit in livestock microclimate systems." Vibrations in en-gineering and technology, no. 3, 2025. https://doi.org/10.37128/2306-8744-2025-3-1.
Schibuola, L., Tambani, C. "Performance comparison of heat recovery sys-tems to reduce viral contagion in indoor environments." Applied Thermal Engineering, vol. 190, 2021, p. 116843. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2021.116843.
Ji, Yingchun & Lomas, Kevin & Cook, Malcolm. Hybrid ventilation for low energy building design in south China. Building and Environment. 44, 2009, 2245-2255. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2009.02.015.
Zamytskyi, O. V., Yalova, А. M. Research of natural ventilation in a ther-mally modernized building. Municipal Economy of Cities, vol. 3, no. 191, June 2025, pp. 314-20, https://doi.org/10.33042/2522-1809-2025-3-191-314-320.
Zhai, Z. J., Zhang, Z., Zhang, W., & Chen, Q. Y. (2007). Evaluation of vari-ous turbulence models in predicting airflow and turbulence in enclosed envi-ronments by cfd: part 1—summary of prevalent turbulence models. HVAC&R Research, 13(6), 853–870. https://doi.org/10.1080/10789669.2007.10391459.
Myroniuk, K., Furdas, Y., Zhelykh, V., Adamski, M., Gumen, O., Savin, V., & Mitoulis, S. Passive ventilation of residential buildings using the trombe wall. Buildings, 14(10), 2024, 3154. https://doi.org/10.3390/buildings14103154.
Ozel, Meral. "Determination of optimum insulation thickness based on cool-ing transmission load for building walls in a hot climate." Energy Conversion and Management, vol. 66, 2013, pp. 106-114. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2012.10.002.
Ali, A., Issa, A., & Elshaer, A. A сomprehensive review and recent trends in thermal insulation materials for energy conservation in buildings. Sustaina-bility, 16(20), 2024, 8782. https://doi.org/10.3390/su16208782.
Avramich, Oleksandr Vasylovych. Teploizoliatsiinyi mat "Folhokholst" [Heat-Insulating Mat "Folgokholst"]. Ukraine Utility Model Patent No. 89801, State Intellectual Property Service of Ukraine, 25 Apr. 2014. (Ukrainian).
Alekseevsky D. G., Chernysh Ye. Yu., Shtepa V. N. Formalization of the task of creating a mathematical model of combined wastewater treatment Processes. Journal of Engineering Sciences, Vol. 8(2), 2021, pp. H1-H7, https://doi.org/10.21272/jes.2021.8(2).h1.
Basok, B., M. Novitska, and S. Goncharuk. “Technologies, systems, and equipment for wastewater heat utilization (review)”. Thermophysics and Thermal Power Engineering, Vol. 42, no. 3, June 2020, pp. 39-46, https://doi.org/10.31472/ttpe.3.2020.4.
Sun, Fangtian, et al. "New medium-low temperature hydrothermal geother-mal district heating system based on distributed electric compression heat pumps and a centralized absorption heat transformer." Energy, vol. 232, 2021, p. 120974. https://doi.org/10.1016/j.energy.2021.120974.
Afram, A., & Janabi-Sharifi, F. Theory and applications of HVAC control systems – A review of model predictive control (MPC). Building and Envi-ronment, 72, 2014, 343–355. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2013.11.016.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 Олександр Лапшин, Ганна Ярошенко
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
