Совершенствование аэродинамических и теплофизических показателей систем обеспечения параметров микроклимата

Объект исследования - системы обеспечения параметров микроклимата. Цель исследования - методологическое обоснование и развитие системных методов нормирования и расчета аэродинамических и теплофизических характеристик систем обеспечения параметров микроклимата энергоэффективных гражданских и производственных сельскохозяйственных зданий и сооружений как единых биоэнергетических комплексов в круглогодичном цикле эксплуатации. Уточнена методика аэродинамического расчета систем естественной вентиляции для зданий с теплыми чердаками. Создана режимная карта работы естественно-механической вентиляции многоквартирных жилых домов с выделением температурных диапазонов работы естественной и механической вентиляции. Теоретически и экспериментально обоснованы практические рекомендации по поддержанию требуемых параметров микроклимата в тоннелях подземных пешеходных переходов при использовании естественных источников энергии в круглогодичном цикле эксплуатации. Созданы инженерные методы расчета режимов работы систем активной вентиляции при сушке и хранении биологически активного сырья с использованием диаграммы состояния влажного воздуха. Предложен системный подход к расчету и оценке теплотехнических и влажностных характеристик теплового контура зданий на основе теории полного термодинамического потенциала. Научная новизна работы заключается в следующем:теоретически и экспериментально обоснован методологический подход к нормированию и расчету аэродинамических и тепломассообменных характеристик систем обеспечения параметров микроклимата гражданских и сельскохозяйственных зданий и сооружений как особых классов зданий при использовании естественных и искусственных источников энергии; на основе аэродинамического условия работоспособности системы естественной вентиляции разработана физико-математическая модель для расчета фактической производительности вентиляционных каналов в многоквартирных жилых домах в круглогодичном цикле эксплуатации; с применением закономерностей аэродинамики и результатов экспериментальных исследований получены математические зависимости для определения параметров процесса естественного переноса массы воздуха в подземных пешеходных переходах, а также значения коэффициентов обеспеченности нормируемого воздухообмена в подземных пешеходных переходах при естественных источниках энергии; на основе фундаментальных положений термодинамики получены аналитические зависимости по определению полного потенциала переноса (потенциала влажности), а также разработана теплофизическая модель процесса тепломассопереноса в биологически активных средах; установлены количественные показатели интенсивности процессов тепломассопереноса в слое биологически активной продукции на основе полного термодинамического потенциала переноса, в том числе при противоположных требованиях к конечному равновесному состоянию (сохранение влаги в продукции или ее сушка); теоретически и экспериментально обоснованы основные положения системного подхода к разработке методики нормирования теплофизических характеристик теплового контура производственных сельскохозяйственных зданий и сооружений. Определены коэффициенты влагопроводности конструкций теплового контура зданий и показатели интенсивности влагообмена на поверхностях наружных ограждений для нахождения оптимальных способов поддержания требуемых параметров внутреннего микроклимата; внедрение - ООО Агрофирма «Белозерки» Самарской области, ООО «Васильевское» Самарской области, ООО «ЛиК» Самарской области, ООО СХП «Олимп-Агро» Самарской области, ОАО «Подстепкинское» Самарской области, ЗАО «Луначарск» Самарской области, ООО Агрофирма «Волжанин» Самарской области, ООО «Смарт-Хаус» г. Тольятти, ООО «Проектпромвентиляция» г. Нижний Новгород. Внедрение разработанных инженерных методов расчета и практических рекомендаций позволяет оптимизировать режимы работы систем обеспечения параметров микроклимата гражданских и производственных сельскохозяйственных зданий, что приводит к сокращению энергетических затрат на поддержание требуемых параметров внутреннего воздуха, повышению сохранности продукции и улучшению питательных качеств заготавливаемых кормов; суммарный экономический эффект от внедрения научных разработок составил 45,66 млн руб/год в ценах 2016 г. Область применения - проектирование, реконструкция и эксплуатация систем обеспечения параметров микроклимата гражданских и производственных сельскохозяйственных зданий.