Registration Number
0825U004022, PhD dissertation
Status
Доктор філософії
Date
23-12-2025
popup.evolution
o
Title
Improving the effectiveness of microclimate control systems in energy-efficient buildings with passive ventilation
Author
Valeriу V. Savin,
popup.head Pavlo S. Kirichenko
popup.opponent Inna Y. Bilous
popup.opponent Orest T. Voznyak
popup.opponent Anna S. Moskvitina
popup.review Alona M. Yalova
popup.rada
Kryvyi Rih National University
Description
Дисертація присвячена вирішенню актуальної науково-практичної проблеми підвищення ефективності пасивних систем вентиляції енергоощадних будівель шляхом використання вітровловлювачів, що дозволяють забезпечувати стабільний повітрообмін і підтримувати належні параметри мікроклімату без значних витрат енергії. Проблематика дослідження є особливо важливою в умовах глобальної тенденції до зниження енергоспоживання у будівельній сфері та впровадження технологій сталого розвитку. Мета роботи полягала у розробленні науково обґрунтованих підходів до впровадження вітровловлювачів у систему пасивної вентиляції з урахуванням їхніх гідродинамічних характеристик, конструктивних параметрів та впливу кліматичних умов. Об’єктом дослідження виступають процеси формування повітрообміну в будівлях під дією природних аеродинамічних сил, а предметом – характеристики вітровловлювачів, втрати тиску та показники ефективності системи. Уперше були створені комп’ютерні моделі процесу повітровловлювання в широкому діапазоні швидкостей і напрямів вітрового потоку, що дало можливість оцінити гідродинамічні властивості пристрою. Розроблена модель системи пасивної вентиляції з використанням вітровловлювача дозволила провести імітаційне моделювання організації повітрообміну та стратифікації мікроклімату в приміщеннях різного призначення, враховуючи кліматичні умови. Особлива увага приділена аналізу впливу сезонних змін вітрового напору на продуктивність системи для міста Кривий Ріг. Встановлено, що коефіцієнт корисної дії вітровловлювача коливається в межах 86,1–94,4%, що свідчить про його здатність стабільно працювати за різних умов. Наукова новизна також полягає в удосконаленні методики інженерного розрахунку пасивної вентиляції, яка враховує реальні умови експлуатації та дозволяє визначати необхідний повітрообмін із підвищеною точністю. Практичне значення одержаних результатів полягає у створенні методики розрахунку, що дозволяє визначати гідродинамічні характеристики і витрату повітряного потоку залежно від геометричних та аеродинамічних особливостей системи. Розроблено алгоритм оцінювання ефективності функціонування вентиляційної системи з вітровловлювачем, результати чисельного й фізичного моделювання можуть бути використані для створення програмного забезпечення та CAD-модулів, що сприятиме автоматизації інженерних розрахунків. Оцінювання економічної доцільності показало, що термін окупності становить 2–4 роки залежно від типу будівлі, рівня вентиляційного навантаження та кліматичних умов. Використання вітровловлювачів не лише знижує витрати електроенергії, а й покращує санітарно-гігієнічні умови у приміщеннях, зменшує шумовий вплив, продовжує термін експлуатації обладнання. Проведені експерименти підтвердили, що навіть за низьких швидкостей вітру близько 0,5 м/с вітровловлювач забезпечує витрату повітря на рівні 10,26–11,97 м3/год, що відповідає мінімальним нормативним вимогам повітрообміну для житлових приміщень. Встановлено залежності між витратою повітря та швидкістю і кутом набігання повітряного потоку, які мають високу збіжність з результатами комп’ютерного моделювання (коефіцієнт кореляції 0,97 при розбіжності не більше 8%). Розроблено універсальну залежність для визначення витрати повітря, що може бути використана в інженерній практиці. Отриманий коефіцієнт місцевого опору 1,28 рекомендовано застосовувати для проєктних розрахунків. Розроблена методика гідродинамічного розрахунку враховує швидкість і кут набігання потоку, втрати тиску в окремих елементах системи, розподіл швидкостей у каналах та гідростатичний тиск, що дозволяє комплексно оцінити роботу вентиляційної мережі. Аналіз економічної ефективності довів, що інтеграція вітровловлювачів дозволяє значно зменшити витрати на експлуатацію механічних вентиляційних установок та забезпечує фінансову економію в умовах зростання тарифів. Середній термін окупності становить 2–4 роки, що підтверджує перспективність застосування технології у житлових та адміністративних будівлях. Розроблені підходи сприяють розвитку енергозберігаючих технологій, створюють науково-технічне підґрунтя для вдосконалення конструкцій вітровловлювачів та забезпечують умови для їхнього широкого впровадження у практику будівництва. Результати дослідження доводять доцільність інтеграції вітровловлювачів у комплекс енергоефективних рішень будівлі поряд із рекуперацією тепла та використанням відновлюваних джерел енергії, що відкриває нові можливості для зниження енергоспоживання та підвищення рівня комфорту.
Registration Date
2025-11-05
popup.nrat_date
2025-11-05 / 2026-07-01
