Registration Number
0826U003822, PhD dissertation
Status
Доктор філософії
Date
28-08-2026
popup.evolution
.
Title
Development and Research of Atmospheric Water Generation Systems Using Conventional and Renewable Energy Sources
Author
Kostiantyn O. Hodyk,
popup.head Oleksandr Titlov
popup.opponent Mykola І. Radchenko
popup.opponent Volodymyr Y. Kravets
popup.review Oleh B. Vasyliv
popup.review Natalia V. Volhusheva
popup.rada
Odessa National Technological University
Description
Атмосферна генерація води (АГВ, AWG – Atmospheric Water Generation) є перспективним технологічним рішенням, здатним забезпечити децентралізоване, автономне водопостачання без залежності від централізованих інфраструктурних мереж.
Відтак розробка енергоефективних систем АГВ із інтеграцією відновлюваних джерел енергії (ВДЕ) та інверторним керуванням є актуальною науково-технічною задачею.
Метою роботи є розробка енергетичне ефективних систем отримання води з атмосферного повітря для специфічних кліматичних умов Одеського регіону шляхом науково обґрунтованої інтеграції традиційних та відновлювальних джерел енергії (ВДЕ), а також оптимізації тепломасообмiнних процесів в основному та допоміжному обладнанні. Для досягнення мети вирішувались такі основні задачі:
а) аналіз кліматичного потенціалу Одеського регіону для застосування систем АГВ та огляд сучасного стану технологій атмосферного водовідбору;
б) розробка комплексної математичної моделі нестаціонарних тепломасообмiнних процесів у системі АГВ з урахуванням добових та сезонних коливань параметрів атмосферного повітря та профілю сонячної інсоляції;
в) експериментальне дослідження мікроустановок на базі термоелектричних модулів Пельтьє (TEC1-12706) при живленні від ВДЕ та визначення оптимальних режимів їх роботи;
г) розробка парокомпресійної системи АГВ з інверторним керуванням, обґрунтування раціонального 16-годинного графіка її роботи та визначення оптимальної частоти обертання компресора;
д) дослідження інтеграції АГВ в інженерні мережі житлових будинків та оцінка синергетичного ефекту від утилізації побічного осушеного повітря;
е) техніко-економічне обґрунтування та аналіз масштабування систем АГВ для потреб харчової та фармацевтичної промисловості;
ж) з використанням отриманих результатів аналізу, моделювання та експериментальних досліджень сформулювати рекомендації для потенційних розробників та виробників кліматичної техніки та систем отримання води з атмосферного повітря.
Наукова новизна отриманих результатів:
1. Вперше для умов Одеського регіону розроблено комплексну математичну модель нестаціонарних тепломасообмiнних процесів генерації атмосферної води, адаптовану до місцевого кліматичного профілю.
2. Вперше теоретично обґрунтовано та експериментально підтверджено наявність екстремуму енергоефективності інверторного компресора в системах АГВ: при частоті 38 Гц досягається максимальна енергетична ефективність COP = 4,2, що забезпечує стабільну генерацію при знижених енерговитратах.
3. Вперше запропоновано та оптимізовано раціональний 16-годинний графік роботи системи (06:00–22:00) для кліматичних умов Півдня України, що максимізує використання енергії сонячне енергетичної станції (СЕС) та ранкових пікових значень вологовмісту повітря, суттєво знижуючи CAPEX на акумуляторні батареї.
4. Вперше запропоновано оригінальну багатофункціональну систему життєзабезпечення на базі абсорбційного водоаміачного термотрансформатора з бустер-компресором на базі бюджетних сонячних колекторів з водою в якості теплоносія.
5. Набула розвитку методологія просторової та енергетичної інтеграції автономних систем АГВ в інженерні мережі будівель, що дозволяє утилізувати побічне осушене повітря у припливній вентиляції та знижувати навантаження на системи кондиціонування на 15–25 %.
6. Набула розвитку методологія експериментальних досліджень процесів тепломассобмена в системах осушення атмосферного повітря систем кондиціювання повітря.
7. Отримала розвиток архітектура каскадного масштабування інверторних модулів генерації води для харчової та фармацевтичної промисловості.
Практичне значення отриманих результатів.
Запропонована концепція інтегрованих систем АГВ реалізує принцип «Zero Mile Water» – отримання питної води безпосередньо в місці споживання без транспортної логістики для умов Одеської області.
Впровадження каскадних промислових систем АГВ на підприємствах з річним споживанням дистильованої води понад 1000 м³ дозволяє досягти щорічної економії близько 7,965 млн грн при терміні окупності інвестицій до 2,5 років.
Результати дисертаційної роботи використовувались при підготовки звіту з держаної наукової тематики МОН України «Аналіз математичних методів опису табличних термодинамічних параметрів і теплофізичних властивостей бінарних розчинів робочих тіл абсорбційних холодильних машин» (2021-2022 рокі), номер держреєстрації 0121U111610.
Архітектурні рішення щодо використання термоелектричних модулів та абсорбційних термотрансформаторів у системах одержання води з атмосферного повітря адаптовані до ресурсів технологічним можливостям НВНП «НІКОІНТЕРМ», м. Миколаїв (ДОДАТОК Б).
Registration Date
2026-07-21
popup.nrat_date
2026-07-21 / 2026-08-31
