Опис виконуваних і виконаних проектів ТОЕТ

ПЕРЕЛІК ОСНОВНИХ ПРОЕКТІВ, що виконані в 2011-2019 рр.

 Проекти відділу в 2019 р.

  1. 1.7.1.878 «Аеродинаміка та теплообмін в світлопрозорих конструкціях при їх взаємодії з тепловим випромінюванням».

Партнери/Установи підтримки: кошти НАН України

Проведене чисельне моделювання теплопереносу через різноваріантні світлопрозорі огороджувальні конструкції. Визначено вплив торцевих потоків теплоти на температурний стан віконних конструкцій та стін, що до них примикають. Досліджено вплив розташування світлопрозорої конструкції по відношенню до віконної пройми на експлуатаційні характеристики та енергоефективність огороджувальної конструкції. Проведено аналіз залежностей теплових характеристик різноваріантних віконних конструкцій з використанням розробленої теплофізичної моделі. Визначені тепловтрати через торцеві поверхні світлопрозорих огороджувальних конструкцій. Рівень досліджень відповідає міжнародним стандартам високого рівня.

  1. 1.7.1.886 «Термогідравлічна нестійкість потоків теплоносіїв та розробка теплофізичних механізмів подолання її руйнівного впливу на елементи енергетичного обладнання»

Партнери/Установи підтримки: кошти НАН України

За результатами чисельного моделювання природної конвекційної течії повітря у вертикальному каналі з локальним внутрішнім джерелом тепловиділенням встановлено закономірності впливу потужності джерела теплонадходження та геометричних характеристик каналу на амплітуду та частоту коливань тиску в каналі. Сформульовано пропозиції щодо зменшення амплітуди коливань тиску з метою запобігання руйнівному впливу ефектів нестійкості в потоці на елементи енергетичного устаткування. Розроблені програмні коди для чисельного дослідження критеріїв нестійкості на основі методу збурень. Рівень досліджень відповідає міжнародним стандартам високого рівня.

  1. НДР «Підвищення ефективності роботи тец шляхом утилізації теплових втрат із використанням теплонасосної технології» в рамках цільової програми наукових досліджень НАН України «Нова енергетика»

Партнери/Установи підтримки: кошти НАН України

Визначений обсяг технічного потенціалу та структура теплових втрат ТЕЦ. Обрані раціональні схеми впровадження теплових насосів-утилізаторів до теплової схеми ТЕЦ, схеми включення теплового насосу в систему газоохолодження генератору, розроблені математичні моделі процесів вилучення теплоти охолодження у випарниках теплових насосів, підвищення потенціалу вилученої теплоти у теплових насосах компресійного типу, передачі вилученої теплоти мережевій воді теплових мереж ТЕЦ, а також супутніх процесів, які виникають при цьому в енергетичній системі. У ході досліджень проведений аналіз конструктивних і режимних особливостей роботи систем газового охолодження генераторів потужністю від 2,5 до 250 МВт, що практично використовуються на ТЕЦ і ТЕС України, а також визначений потенціал теплових втрат, що можуть бути утилізовані тепловим насосом.

  1. НДР «Розробка портативного блоку автоматизованих вимірювань теплових характеристик зовнішніх огороджувальних конструкцій будівлі» в рамках цільової програми наукових досліджень НАН України «Напівпровідникові матеріали, технології і датчики для технічних систем діагностики, контролю та управління» на 2018-2020 рр.

Партнери/Установи підтримки: кошти НАН України

Проведено аналіз існуючих засобів вимірювання теплового потоку і тенденцій створення системи метрологічного забезпечення вимірювання густини теплового потоку. На спеціальній лабораторній тарувальній установці та в реальних умовах експлуатації проведені дослідження з оцінки повірочних коефіцієнтів датчиків теплового потоку, що працюють на основі ефекту Пельтьє від температури вимірювання. Розроблена високоефективна калібрувальна установка для датчиків теплового потоку, що працюють на основі ефекту Пельтьє. Виконані експериментальні дослідження теплопередачі світлопрозорої огороджувальної конструкції з електрообігрівом з використанням датчиків теплового потоку та температури. При проведені таких вимірювань були використанні два типи датчиків теплового потоку: напівпровідникові та термопарно-батарейного типу. Шляхом порівняння отриманих даних були встановлені повірочні коефіцієнти для напівпровідникових датчиків теплового потоку різного розміру. Рівень досліджень відповідає міжнародним стандартам високого рівня.

  1. НДР «Розробка технологій та устаткування для спалювання біопалива аграрного походження» в рамках цільової програми наукових досліджень НАН України «Біопаливні ресурси і біоенергетика» на 2018-2020 рр.

Партнери/Установи підтримки: кошти НАН України

Розроблено конструктивну схему експериментального зразка пальника з застосуванням реторти з нижньою подачею палива одним шнековим живильником. Експериментальний пальник доведено до працездатного стану, виявлено умови його стійкої роботи з належними показниками керованості процесу, повноти вигорання палива та показників емісії забруднюючих речовин. Пальник забезпечує виділення летючих речовин та їх займанням у просторі пальника з формуванням палаючого факела у топковому просторі котла. Досягнута потужність експериментального пальника 65 кВт відповідає  розрахунковій. Проведено експериментальні дослідження спалювання подрібненого палива в пальнику ретортного типу разом з шнековим живильником. Проведено експериментальні дослідження теплоти спалювання пелет аграрного походження, встановлено значення вищої та нижчої теплоти згоряння агропелет різного типу, визначено характерні особливості температурних режимів роботи котла при спалюванні агропелет та пелет з деревини. Досліджено емісію СО та NOx при спалюванні подрібненого палива в пальнику з  постійним загальним надлишком повітря та змінною часткою вторинного повітря, які дозволили виявити режими спалювання, що прийнятні для реалізації в промисловому обладнанні різної потужності. Рівень досліджень відповідає міжнародним стандартам високого рівня.

  1. НДР «Розробка заходів з підвищення енергоефективності будівлі при послідовній реалізації заходів: енергоефективний будинок; «пасивний» будинок; будинок «нуль енергії»; «розумний» будинок; будинок як micro smart grid система» в рамках цільової комплексної міждисциплінарної програми наукових досліджень НАН України з розроблення наукових засад раціонального використання природно-ресурсного потенціалу та сталого розвитку на 2015-2019 рр.

Партнери/Установи підтримки: кошти НАН України

Розроблена нова методика визначення індикаторів енергоефективності будівель, огороджувальних конструкцій будівель і практика проведення енергоаудитів з використанням для таких заходів діагностичного центру – демонстраційної пасивної будівлі типу “нуль-енергії” з енергопостачанням від поновлюваних джерел енергії (природна та з’акумульована теплота ґрунту, інсоляція, енергія вітрового потоку). Даний демонстраційний об’єкт виконує роль науково-методичного центру навчання студентів ВНЗ з теплоенергетичних спеціальностей, а також підвищення кваліфікації фахівців, що займаються розробкою енергоефективних технологій енергопостачання будівель і їх енергоаудитом. Вперше запропоновано критерій для визначення теплоенергоємності будівлі, на цій основі запропоновано визначення і аналітичний вираз для енергетичної ефективності будівлі із врахуванням процесів опалення і охолодження та особливостей клімату території. Проведено роботу по створенню сучасної законодавчо-правової основи та нормативно-технічної бази для широкої реалізації проектів щодо підвищення енергоефективності будівель. Рівень досліджень відповідає міжнародним стандартам високого рівня

  1. НДР «Підвищення енергоефективності будівель із використанням рекуперативної геотермальної вентиляції» в рамках програми науково-дослідні роботи молодих учених НАН України.

Партнери/Установи підтримки: кошти НАН України

  8. Розроблено науково-обґрунтовану методологію щодо створення, оптимізації теплотехнічних параметрів та експлуатації енергоощадних систем геотермальної рекуперативної вентиляції на основі використання відновлювальних джерел енергії (теплоти ґрунту) для сучасних енергоефективних будівель різних типів та призначення (в тому числі, будівель пасивного типу, «0-енергії» та інших). Рівень досліджень відповідає міжнародним стандартам високого рівня.

 «Модернізація виробництва енергоефективних вікон на віконному заводі» (Шаосінь, Жеянг, район Кегао, Китай).

  1. Участь у гранті: СЕРТИФІКАТ № 019-122. Член-кор. НАН України, д.т.н, професор Басок Б.І. бере участь у грантовій програмі за темою «Новий проект індустріалізації ультраефективного мікроканального теплообмінника». Період: 1 січня 2019 року – 24 січня 2020 року (Китай).

Проекти відділу в 2018 р.

  1. «Енергомоделювання будівлі з врахуванням її конструктивних особливостей, системи енергозабезпечення, зовнішнього середовища та клімату»

Партнери/Установи підтримки: кошти НАН України

Створена CFD модель, що дозволяє проводити дослідження аеродинаміки і теплообміну будівель і споруд, розташованих в зоні щільної міської забудови, з навколишнім середовищем. Модель дозволяє оцінити основні параметри теплообміну будівель з навколишнім середовищем при впливі вітрових потоків в умовах добових коливань інтенсивності сонячної радіації і температури повітря в будь-який час року. В результаті численних експериментів отримані оцінки температурного стану огороджувальних конструкцій експериментального будинку пасивного типу, що знаходиться в межах міської забудови, в умовах радіаційно-конвективного теплообміну з навколишнім середовищем і сусідніми будівлями. Результати моделювання показали, що споруди, розташовані в безпосередній близькості один від одного, а також добові зміни сонячної радіації і температури повітря, вітрові потоки, істотно впливають на тепловий режим огороджувальних конструкцій. Складність процесів перенесення імпульсу та енергії при взаємодії будівель і споруд з навколишнім середовищем практично виключають прості рішення, які зводяться до використання регламентованих коефіцієнтів тепловіддачі для оцінки конвективного теплообміну з навколишнім середовищем на зовнішніх поверхнях огороджувальних конструкцій температурно-вологісний режим стінових конструкцій будівель. Було визначено вплив сонячного випромінювання на тепловий баланс приміщень в зимовий період року.

  1. «Розробка і оптимізація низькотемпературних систем теплозабезпечення на основі відновлюваних джерел енергії».

Партнери/Установи підтримки: кошти НАН України

Визначено оптимальні низькотемпературні системи теплозабезпечення, що використовують відновлювальні джерела енергії та забезпечують належні санітарно-гігієнічні умови в приміщеннях при мінімальних тепловитратах. Проведено експериментальні дослідження теплообмінних процесів у водяних підлогових системах опалення із біфілярною і Г-подібною схемою укладання контуру та бетонозаливною стяжкою. Проведено експериментальні дослідження теплообмінних процесів в водяних підлогових системах опалення сухого способу монтажу із різними фінішними покриттями підлоги. Дослідження процесів складного теплообміну у системах водяного підлогового опалення різних типів монтажу дозволили розробити номограмну інженерну методику розрахунку теплотехнічних параметрів такої системи для різних режимів її експлуатації. Дана методика може бути рекомендована для проектування систем водяного підлогового опалення в широкому діапазоні теплової потужності при значенні густини теплового потоку на поверхні від 20 до 120 Вт/м2, при витраті теплоносія від 0,001 до 0,012 м3/с, монтажному кроці між осями труб від 125 до 200 мм і внутрішньому діаметрі труби контуру від 0,008 до 0,015 м.

  1. «Аеродинаміка та теплообмін в світлопрозорих конструкціях при їх взаємодії з тепловим випромінюванням».

Партнери/Установи підтримки: кошти НАН України

Проведено експериментальні та теоретичні дослідження впливу сонячного випромінювання на тепловий режим світлопрозорих конструкцій. Було створено двовимірні та тривимірні теплофізичні моделі аеродинаміки та теплопередачі в нестаціонарній постановці для дослідження впливу сонячного випромінювання на тепловий режим світлопрозорих конструкцій. В двовимірній теплофізичній моделі теплопередачі через двокамерний склопакет було враховано вплив ефекту низькоемісійного покриття (одного та двох), що нанесено на поверхню в склопакеті. Розроблені рекомендації щодо проведення термомодернізації адміністративних будівель в частині світлопрозорих конструкцій та при проектуванні і будівництві споруд високої енергоефективності.

  1. «Термогідравлічна нестійкість потоків теплоносіїв та розробка теплофізичних механізмів подолання її руйнівного впливу на елементи енергетичного обладнання»

Партнери/Установи підтримки: кошти НАН України

Проведено теоретичний опис нестаціонарного явища вібраційного горіння в пристроях промислових агрегатів, рідинних реактивних двигунах (РРД) і генераторах термоакустичних автоколивань з урахуванням сумісної дії механізмів нестійкості Л.Крокко та від’ємного теплового опору. Побудовано розв’язки як виродженої так і повної системи рівнянь вібраційного горіння в РРД з дискретними параметрами, у яких поряд з механізмом Л.Крокко діє механізм нестійкості, що обумовлений підведенням теплоти згорання палива. Вдосконалено теорію термоакустичних автоколивань збуджуваних термогенераторами, що враховує перетворення частини підведеної теплоти в напір потоку в різних політропних процесах. Вирішено задачу збудження коливань ентропійними хвилями. Зроблено теоретичний опис руху реального газу з підведенням теплоти в пневмосистемах з розподіленими параметрами і визначено способи керування нестаціонарними рухами, які отримані із систем рівнянь Ейлера шляхом введення в них напірної характеристики. Розроблено алгоритм побудови хаотичних автоколивань в спалюючих пристроях при вібраційному горінні, а також у системах, що включають лопатеві нагнітачі, та системах динамічного демпфірування.

  1. «Розроблення системи термозахисту будівлі з використанням ґрунтових теплообмінників»

Партнери/Установи підтримки:

Розроблено та встановлено системи вимірювання температури, теплових потоків та вологості в огороджувальних конструкціях з постійним моніторингом в автоматичному режимі реального часу і архівуванням даних вимірювань. Розроблено методику теплофізичного моделювання ґрунтових теплообмінників одночасно з вентильованим прошарком фасадної стіни. Встановлено систему сонячних теплових колекторів для додаткового нагрівання ґрунтового масиву, де знаходитимуться ґрунтові теплообмінники системи пасивного повітряного термозахисту. Проведено валідацію методики теплофізичного моделювання ґрунтових теплообмінників одночасно з вентильованим прошарком фасадної стіни за допомогою експериментальних даних, отриманих на встановленому об’єкті. Розроблено методику розрахунку термічного опору огороджувальних конструкцій шляхом використання теплової завіси фасадних стін і даху за різних кліматичних умов і стану ґрунту. Проведена валідація методики розрахунку підвищення термічного опору огороджувальних конструкцій шляхом використання теплової завіси фасадних стін і даху на базі експериментальних даних та обґрунтовано можливості використання такої методики при проектуванні типових систем термозахисту будівель на основі ґрунтових теплообмінників з використання природної теплоти ґрунту.

  1. «Заходи щодо оптимізації (скорочення) використання енергоресурсів у секторі теплопостачання населених пунктів України» в межах цільового наукового проекту «Економічні, техніко-технологічні та екологічні імперативи цільового розвитку енергетики України» (договір №3-2018).

Партнери/Установи підтримки:

Розроблено рекомендації щодо технологічних рішень на базі модельних розрахунків: регуляторні нормативні (стандарти і норми, регулювання держзакупівель, добровільні зобов’язання тощо); запропоновано регуляторні інформативні (маркування, паспортизація будівель, енергоменеджмент, програми енергопостачальних компаній); розглянуто економічні ринкові рішення (ЕСКО, схеми торгівлі сертифікатами енергоефективності); визначено стимулюючі, фіскальні; інформаційні норми. Розроблено положення по забезпеченню інноваційного оновлення сфери теплозабезпечення з впровадженням енергоефективних і екологічно безпечних технологій при виробництві, транспортуванні і використанні теплової енергії.

  1. «Оцінка потенціалу енергоспоживання споживачів теплової та електричної енергії, а саме населення, для регулювання енрегосистеми в періоди пікового та нічного провалу споживання електроенергії» в межах наукового завдання Об.3.2 «Підвищення ефективності функціонування енергетичних систем шляхом управління кінцевим енергоспоживанням» цільової програми наукових досліджень НАН України «Науково-технічні основи енергетичного співробітництва між Україною та Європейським Союзом» (Об’єднання-3) (Договір №Об3.2-18).

Партнери/Установи підтримки:

Проведено аналіз нормативного забезпечення організації управління електроспоживанням. Розроблено проект пропозицій до Постанови «Про затвердження Порядку застосування тарифів на електроенергію», де запропоновано впровадити спеціальні тарифні коефіцієнти або тариф на електроенергію в нічний час для кінцевих споживачів. Проаналізовано розподіл груп споживачів, сформовано підходи щодо використання методів управління електроспоживанням та наведені пропозиції для підвищення ефективності виділення груп споживачів. Виконано багатоваріантні розрахунки щодо використання комунікативних методів управління та досліджено реакцію споживачів електричної енергії на використання економічних стимулів в формуванні диференційованих тарифів за періодами часу доби. На підставі сформульованого методичного підходу до комплексної оцінки системи управління електроспоживанням розроблено алгоритм оцінювання, який передбачає моделювання сценаріїв експертної оцінки і дає можливість отримати уявлення про управління за допомогою визначених критерії для енергетичних підприємств. З використання UML-діаграм та застосування методологій об’єктно-орієнтованого моделювання, що базуються на сучасних інформаційних технологіях, розроблено моделі та структуровані схеми для формування системи оцінювання методів управління електроспоживанням.

  1. «Розробка портативного блоку автоматизованих вимірювань теплових характеристик зовнішніх огороджувальних конструкцій будівель» в рамках цільової програми наукових досліджень НАН України «Напівпровідникові матеріали, технології і датчики для технічних систем діагностики, контролю та управління» на 2018 – 2020 рр. та розпорядження Президії НАН України від 23.07.2018 № 404 «Про затвердження на 2018 рік проектів Цільової програми наукових досліджень НАН України «Напівпровідникові матеріали, технології і датчики для технічних систем діагностики, контролю та управління» на 2018 – 2020 роки» (дог. №ТД26-18).

Партнери/Установи підтримки:

Розроблено принципову схему та створено блок для автоматизованого вимірювання теплових характеристик огороджувальних конструкцій з використанням напівпровідникових сенсорів, що характеризуються високою роздільною здатністю у поєднанні з малою інерційністю та з відносно низькою вартістю. Розроблено датчики для теплових вимірювань на основі напівпровідникових сенсорів та проведено перевірку їх роботи в реальних умовах експлуатації об’єктів досліджень. За результатами перевірки роботи датчиків теплових вимірювань, а також на основі напівпровідникових сенсорів в реальних умовах експлуатації об’єктів досліджень, опрацьовується можливість усування недоліків для подальшого їх використання.

  1. «Розробка принципів створення та реалізації «розумного» (smart-grid-0-energy) будинку», що була виконана в рамках наукового проекту «Розробка заходів з підвищення енергоефективності будівлі при послідовній реалізації заходів: енергоефективний будинок → «пасивний» будинок → будинок «нуль-енергії» → «розумний» будинок → будинок як micro smart grid система» цільової комплексної міждисциплінарної програми наукових досліджень НАН України з розроблення наукових засад раціонального використання природно-ресурсного потенціалу та сталого розвитку (дог. №1-18).

Партнери/Установи підтримки:

Розроблено принципи створення та реалізації «розумного» (smart-grid-0-energy) будинку. Проведені дослідження з послідовним розвитком будівлі «пасивного» типу до рівня «розумної» (SMART-GRID-0-ENERGY) будівлі із аналогічними показниками в питомій потребі енергії на життєзабезпечення. Проведено роботу по створенню сучасної законодавчо-правової основи та нормативно-технічної бази для широкої реалізації проектів щодо підвищення енергоефективності будівель.

  1. «Розробка технологій та устаткування для спалювання біопалива аграрного походження» в рамках цільової програми наукових досліджень НАН України «Біопаливні ресурси і біоенергетика» на 2018 – 2022 рр. (дог. №14-18).

Партнери/Установи підтримки:

Визначено ряд важливих характеристик пелет аграрного походження, що можуть використовуватися, як біопаливо. Знайдено величини вищої та нижчої теплоти згоряння агропелет, а також їх зольність, вологість та інші важливі характеристики цього виду палива. За результатами досліджень процесу спалювання агропелет у пелетному пальнику визначено температурні режими в котлі на різних стадіях горіння. Проведено порівняння характеристик процесу горіння агропелет та пелет з деревини. Знайдено, що в порівнянні зі спалюванням пелет з деревини, процес горіння агропелет з соломи пшениці та ріпаку відзначається більшою складністю внаслідок низької температурою плавлення золи. З метою розробки пальника, придатного для спалювання агропелет з соломи пшениці та ріпаку, сформульовано ряд рекомендацій щодо вдосконалення конструкції відповідних пальників. За результатами експериментальних досліджень було також визначено, що температура плавлення золи при спалюванні зразків зі стебел кукурудзи та гранул зі стебел кукурудзи українського походження значно вище (на 170…210 0С), ніж усереднені значення для сільськогосподарської біомаси з соломи пшениці, і близька до значень, що характерні для деревини. Це дає можливість використовувати для спалювання відповідної продукції з кукурудзи котли, що були спроектовані для деревних видів палива.

Розроблено рекомендації по виготовленню експериментального пальника для спалювання рослинних пелет зернових культур та ріпаку надмірної вологості (потужністю до 30 кВт). В результаті роботі проаналізовано та систематизовано літературні дані щодо основних властивостей побічної продукції кукурудзи як палива. Проведено лабораторні дослідження паливних характеристик стебел кукурудзи. Зроблено огляд та аналіз основних технологій спалювання твердих біопалив та межі їх застосування в залежності від характеристик паливної сировини.

 «Комбінована теплонасосна система енергопостачання будівлі з використанням теплоти ґрунту та інсоляції», що виконана в рамках конкурсу наукових проектів молодих вчених Ф-83 (дог. №83/99-2018).

Партнери/Установи підтримки:

Створено теплофізичні моделі для дослідження теплообмінних та гідродинамічних процесів в горизонтальному колекторі теплонасосної системи теплопостачання, проведений аналіз сонячного потенціалу для використання геліоустановок в системах теплопостачання будівлі та розроблено й впроваджено схему комбінованої теплонасосної системи енергопостачання на основі ґрунтових теплообмінників та сонячних електричних колекторів.

  1. «Теплофізичні основи підвищення ефективності теплоспоживання будівлі», що виконується на основі розпорядження Президента України від 16.07.2018 № 105, наказ Міністерства освіти і науки України від 07.08.2018 № 881 (дог. Ф75/171-2018).

Партнери/Установи підтримки:

Проведено теоретичні та експериментальні дослідження ефективного управління теплоспоживання будівлі при використанні індивідуального теплового пункту. Вирішено важливі фундаментальні та прикладні задачі щодо підвищення ефективності теплоспживання будівлі та зменшення використання енергетичних ресурсів на основі застосування теплофізичної моделі з зосередженими параметрами.

  1. «Внутрішньокамерна та загальносистемна термогідродинамічна нестійкість в теплонапружених елементах рідинного реактивного двигуна», що виконується на основі розпорядження Президента України від 17.08.2018 №119, наказ Міністерства освіти і науки України від 11.09.2018 № 991 (дог. Ф78/188-2018 від 08.10.2018).

Партнери/Установи підтримки:

Теоретично отримані періодичні рішення повної системи рівнянь вібраційного горіння в РРД, що породжуються відомим механізмом феноменологічного запізнювання згоряння Л.Крокко. Встановлено, що в газогенераторах РРД спадаюча гілка характеристики сопла спричиняє збудження ентропійних хвиль, які підсилюють автоколивання вібраційного горіння незалежно від механізмів їх збудження. Також, визначено новий, раніше невідомий, механізм автоколивань вібраційного горіння, який обумовлений підводом теплоти до плину, яка виділяється при згоранні.

Проекти відділу в 2017 р.

  1. «Енергомоделювання будівлі з врахуванням її конструктивних особливостей, системи енергозабезпечення, зовнішнього середовища та клімату»

Партнери/Установи підтримки: кошти НАН України

Встановлені особливості аеродинамічних та теплообмінних процесів в приміщеннях будівлі з низькотемпературними системами кліматизації. Методами чисельного моделювання визначені поля швидкості повітря і розподіл температури по об’єму приміщення при опаленні за допомогою низькотемпературної водяної теплової підлоги. Проведені розрахунки теплового стану та аеродинамічних умов в приміщенні при застосуванні фанкойлів, як систем опалення та кондиціонування при створенні належних умов кліматизації. Проведено експериментальні дослідження теплових і аеродинамічних процесів в приміщеннях з низькотемпературними системами кліматизації.

  1.  «Розробка і оптимізація низькотемпературних систем теплозабезпечення на основі відновлюваних джерел енергії»

Партнери/Установи підтримки: кошти НАН України

Проведені експериментальні дослідження розподілу температури повітря в об’ємі приміщення с низькотемпературним водяним опаленням на основі несиметричного Г-подібного контуру або змійовикових багатоконтурних теплообмінників у простінку. Проведені експериментальні дослідження температури повітря в об’ємі приміщення з низькотемпературним водяним капілярним підлоговим опаленням.

  1. «Розроблення раціональних заходів з модернізації секторів виробництва, транспортування та споживання теплової енергії».

Партнери/Установи підтримки: кошти НАН України

Вперше в Україні розроблено та реалізовано у вигляді алгоритмів та програм методологію імітаційного моделювання технологій централізованого, автономного та індивідуального теплопостачання житлових районів населених пунктів з урахуванням їх регіональних відмінностей, вартості мереж транспортування і розподілу теплової енергії та первинних ПЕР, що дозволило розробити кількісно аргументовані рекомендації щодо доцільних меж використання централізованих, автономних та індивідуальних систем  теплопостачання в населених пунктах Україні, вперше запропоновано новий метод та уніфікований енергоекономічний критерій оптимізації складу різнотипних генеруючих потужностей районних систем теплопостачання міст, в тому числі, на основі комбінованого виробництва електричної енергії і теплоти, що дозволило розробити методику визначення доцільності об’єднання/роз’єднання локальних теплових мереж в умовах змін теплових навантажень житлових районів внаслідок термомодернізації житла, з використанням термодинамічного підходу вперше розроблені методи визначення показників енергетичної ефективності одержання видів енергії в умовах їх комбінованого виробництва атомними електричними станціями та установками сумісного виробництва теплоти і холоду, що надає змогу підвисити обґрунтованість рішень з впровадження прогресивних технологій в системах теплопостачання, вперше в Україні розроблено та апробовано на рівні компетентних центральних органів державної влади проект «Методики обчислення частки енергії, виробленої тепловими насосами з відновлюваних джерел» на вимогу Директиви Європейського Парламенту та Ради 2009/28/ЄС  та Закону України «Про альтернативні джерела енергії».

  1. «Аеродинаміка та теплообмін в світлопрозорих конструкціях при їх взаємодії з тепловим випромінюванням».

Партнери/Установи підтримки: кошти НАН України

Розроблено рекомендації конкретних енергетично доцільних заходів із термомодернізації будівель. Запропоновано принципи енергетично та економічно виправданої термомодернізації із врахуванням територіальних кліматичних умов. Проведено експериментальні і теоретичні дослідження підвищення енергоефективності будівлі шляхом реалізації інноваційних науково-технічних підходів до мінімізації тепловтрат через фасадні огороджувальні будівельні конструкції зовнішньої оболонки будівлі. Розроблена методика системного врахування безперервної дії всіх проявів сонячної радіації (температури повітря і швидкості вітру) на теплопередачу в елементах зовнішніх огороджень будівель. Вирішені задачі нестаціонарної теплопередачі через типові елементи зовнішніх огороджень: суцільно-стінові зовнішні огорожі будівель та окремо віконні склопакети; огородження з віконним отвором; двокамерні вентильовані вікна з урахуванням безперервної дії кліматичних чинників дозволили розробити екстенсивні і інтенсивні способи збільшення теплового опору будівельних конструкцій. Проведено зіставлення розрахунків з експериментальними даними для двокамерних склопакетів і виконано рішення задачі про розподіл температур в ґрунтовому масиві. Проведено дослідження впливу вітрових потоків повітря на процеси тепловіддачі будівлі в довкілля як для гладких фасадних стін, так і для стін із наявністю віконних пройм.

  1. «Оцінка потенціалу енергоспоживання споживачів теплової та електричної енергії, а саме населення, для регулювання енрегосистеми в періоди пікового та нічного провалу споживання електроенергії» в межах наукового завдання Об.3.2 – «Підвищення ефективності функціонування енергетичних систем шляхом управління кінцевим енергоспоживанням» цільової програми наукових досліджень НАН України «Науково-технічні основи енергетичного співробітництва між Україною та Європейським Союзом» (Об’єднання-3) (Договір №Об3.2-16)

Партнери/Установи підтримки:

Висвітлено сучасний стан системи електро- та теплопостачання та проблеми енергозабезпечення споживачів; проведено дослідження характеристик споживачів електричної енергії; досліджено існуючий рівень нерівномірності споживання електричної енергії; сформовані групи споживачів за їх режимом споживання електричної енергії; проведено аналіз середнього споживання електричної енергії населенням на території України; встановлено категорії споживачів як у містах, так і в сільській місцевості, у яких обсяг споживання електроенергії є найбільшим; показано динаміку зміни та кількість споживачів теплової енергії за роками; встановлено, що найбільші обсяги теплової енергії споживається населенням, тому саме в нього є значний потенціал щодо ефективного регулювання використання теплової енергії; здійснено оцінку обсягів і потужності наявної в населення електричної побутової техніки (встановлена потужність електричних водонагрівачів накопичувального типу складає оціночно 1500 МВт, а пральних машин – 13595 МВт, що дозволить ефективно регулювати енергосистему в періоди пікового та нічного провалу споживання електроенергії).

  1. «Техніко-економічна оцінка технологічної модернізації сектору теплопостачання населених пунктів України» цільового наукового проекту «Економічні, техніко-технологічні та екологічні імперативи цільового розвитку енергетики України» (договір № 3-16)

Партнери/Установи підтримки:

Визначено оригінальний підхід до розв’язання задачі багаторівневого організаційно-технологічного управління (БОТ-управління) ефективністю функціонування систем комунальної теплоенергетики (КТЕ), формалізація якого базується на застосуванні положень теорії множин у поєднанні з елементами теорії ієрархічних багаторівневих систем та узгодженої оптимізації, що надає можливість отримувати оптимальні розв’язки задач багаторівневого управління шляхом імітаційного моделювання. Розроблено та науково обґрунтовано новій метод та комп’ютерні засоби БОТ-управління, які дозволяють підвищувати ефективність функціонування регіональних систем КТЕ за рахунок формалізації системи рівнянь енергетичних балансів для кожного з рівнів багаторівневої системи БОТ-управління, встановлення взаємозв’язку їх параметрів з управляючими впливами за допомогою логіко-математичних функцій та визначення потенціалів підвищення складових енергетичної, економічної та екологічної (3-Е) ефективності для кожної підсистеми КТЕ з подальшою узгодженою координацією параметрів їх взаємодії. Результати проведених чисельних експериментів підтверджують можливості суттєвого зменшення обсягів викидів СО2 та витрат паливно-енергетичних ресурсів, що забезпечує сталий розвиток систем КТЕ.

  1. «Дослідження аеродинаміки і тепломасообміну в повітряному потоці з твердими включеннями рослинного біопалива для створення умов його спалювання в висхідному вихровому шарі» спільний конкурсний проект з ДФФД Білорусі, договір №Ф73/21

Партнери/Установи підтримки: ДФФД України, ДФФД Білорусі

Створено теплофізичну модель аеродинамічних та тепломасообмінних процесів у висхідному газовому потоці з твердими паливними частинками та модель горіння гранул рослинної сировини в умовах висхідного потоку. Модель враховує послідовне протікання процесів випаровування вологи, піролізу біомаси, виходу з біомаси летючих газоподібних речовин, та їх горіння у висхідному повторному потоці. За результатами розрахункових досліджень одержано поля швидкостей і температур газового потоку в каналі призматичної форми, в якому відбувається спалювання рослинних гранул. Визначено вплив розподілу швидкості в газовому потоці на формування температурного поля в каналі. Знайдено розподіли по висоті каналу осереднених по його перерізу температур та концентрацій газоподібних речовин, що утворюються в результаті піролізу рослинної сировини та горіння летючих речовин і вуглецевого залишку. За результатами експериментальних досліджень визначено основні закономірності процесу горіння гранул рослинної сировини (пелет з соломи та деревини). Отримано криві кінетики горіння одиночних гранул біопалива, визначено температурні режими роботи пелетного пальника за різних умов його експлуатації.

  1. «Аналіз та запобігання нестійкості потоків теплоносія в елементах теплоенергетичного устаткування» за грантом Президента України (договір Ф70/177-2017)

Партнери/Установи підтримки:

Вперше аналітично отримано співвідношення для теплового опору при підводі теплоти до газу чи рідини, що дозволило теоретичним шляхом обґрунтувати існуючі в практиці і розробити нові ефективні методи керування автоколиваннями при вібраційному горінні та при пароутворенні. Запропонована методика для розрахунку теплового опору при політропному теплопідводі до газу, яка дозволяє теоретично визначати умови, при яких в проточному русі газу самозбуджуються поздовжні термоакустичні автоколивання. Створена загальна методика розрахунку частот та амплітуд термоакустичних автоколивань та автоколивань вібраційного горіння в потенційно нестійких елементах теплоенергетичного устаткування. Представивши рівняння руху суцільного середовища у формі, аналогічній рівнянням теорії помпажу лопаткового нагнітача, в роботі була введена в розгляд напірна характеристика теплопідводу. Це дозволило, скориставшись формальною аналогією з теорією помпажу, теоретично описати нестаціонарні явища вібраційного горіння в пристроях промислових агрегатів і генераторах термоакустичних автоколивань. Також удосконалена теорія термоакустичних автоколивань, що збуджуються у відповідних генераторах, яка, за допомогою напірної характеристики теплопідводу, враховує перетворення частини підведеної теплоти в напір потоку в різних політропних процесах. Розроблено алгоритм визначення параметрів хаотичних автоколивань, які збуджуються у відповідних пристроях при вібраційному горінні, а також в системах, що містять лопаткові нагнітачі, та в системах динамічного демпфірування автоколивань. Створено схеми конструкцій потенційно нестійких елементів теплоенергетичного устаткування, в яких шляхом впливу на механізми автоколивань як вібраційного горіння і помпажу, так і шляхом динамічного демпфірування автоколивань, здійснена повна нейтралізація автоколивань або реалізовано ефективне керування їх амплітудою. Розроблена загальна методика розрахунку параметрів термоакустичних автоколивань дозволяє реалізувати керування режимом хаотичних автоколивань в системах напірного переміщення суцільного середовища та в пристроях спалювання палива.

  1. «Розробка принципів створення та реалізації будівель «нуль» енергії» (договір 1-17) Комплексної міждисциплінарної програми наукових досліджень з розроблення наукових засад раціонального використання природно-ресурсного потенціалу та сталого розвитку

Партнери/Установи підтримки:

Розроблено принципи створення та реалізації будівель «нуль енергії», потреби в енергоспоживанні яких значною мірою покриваються енергією від відновлюваних та альтернативних джерел. Здійснено дослідження впливу сонячної радіації на теплозабезпечення будівлі (на прикладі експериментальної будівлі Інституту технічної теплофізики НАН України), а також дії всіх проявів сонячної радіації (температури повітря і швидкості вітру) на теплопередачу в елементах зовнішніх огороджень будівлі. Розроблені схеми енергозабезпечення експериментального будинку на базі сонячної і вітрової енергії з використанням сонячних модулів з акумулятором і інвертором та вітроустановки. Створена комбінована теплонасосна система теплопостачання енергоефективного будинку та проведено аналіз роботи опалювальних приладів «тепла водяна підлога» та теплообмінник в стіновому простінку. Розроблена чисельна модель процесів переносу при взаємодії вітрового потоку в приземному шарі атмосфери з комплексом будівель і споруд за допомогою якої розрахована аеродинамічна обстановка на території забудови для створення ефективної систем вентиляції, теплопостачання експериментального будинку та оптимального розміщення вітроенергетичних установок на території забудови.

  1. «Утворення, переміщення, збір та енергетична утилізація біогазу в тілі полігону побутових відходів» в рамках цільової програми «Біологічні ресурси і новітні технології біоенергоконверсії» (договір 24-17)

Партнери/Установи підтримки:

Проаналізовані існуючі положення проектування систем збору та енергетичної утилізації біогазу. Проведений аналіз, результати моделювання та вирішення оптимізаційних задач, дозволили визначити та удосконалити такі положення проектування, які мали недостатнє, або застаріле наукове обґрунтування. На основі удосконалених положень розроблені схеми оптимальних системи збору та енергетичної утилізації біогазу, для яких виконана оцінка техніко-економічних показників.

  1. «Розроблення системи термозахисту будівлі з використанням грунтових теплообмінників» державне замовлення договір дз/14 – 2017

Партнери/Установи підтримки:

Проведено огляд літературних джерел по використанню теплового потенціалу ґрунту для охолодження або нагріву повітря в ґрунтових теплообмінниках. Проведено теплофізичне моделювання руху повітря в об’ємному горизонтальному повітряно-ґрунтовому теплообміннику та зазорі теплової завіси фасадної стіни будинку. Встановлено що, при підігріві повітря теплотою ґрунту можна організувати природну циркуляцію повітря та відмовитись від використання пристроїв, що споживають електричну енергію. Природна тяга, що виникає внаслідок різниці температур, достатня для наявності природної циркуляції повітря. Також наявність повітряно-ґрунтового теплообмінника зменшує температурний перепад в стіні і відповідно втрату теплоти. Досліджено вплив товщини міжшарового зазору, температури повітря назовні, температури ґрунту на температуру повітря на виході із ґрунтового теплообмінника, а також залежність швидкості повітря в ґрунтовому теплообміннику від висоти міжшарового прошарку. Розроблено математичну модель сонячного випромінювання, необхідної при проектуванні пристроїв для відновлюваної енергетики, а також при проектуванні і будівництві будівель і споруд. Математична модель сонячного випромінювання реалізована в програмному коді Python. Програмний код дозволяє розраховувати інтенсивність сонячного випромінювання і сонячну інсоляцію у будь-який день року. Проведено оцінку інтенсивності і енергії сонячного випромінювання біля земної поверхні та дослідження по впливу сонячної радіації на ґрунтовий масив, та. Розроблено систему теплової завіси стін та даху будинку пасивного типу з горизонтальними ґрунтово-повітряними теплообмінниками об’ємного типу та проведені роботи по облаштуванню ґрунтово-повітряного теплообмінника, створенню теплоізоляційного покриття, яке складається з різних шарів і засипається зверху ґрунтом. Розроблено схему та проведено облаштування повітряного прошарку в системі утеплення зовнішніх стін.

Проекти відділу в 2016 р.

  1. «Теплофізичні основи підвищення енергоефективності будівель»

Партнери/Установи підтримки: кошти НАН України

Проведено експериментальні і теоретичні дослідження підвищення енергоефективності будівлі шляхом реалізації інноваційних науково-технічних підходів до мінімізації тепловтрат через фасадні огороджувальні будівельні конструкції зовнішньої оболонки будівлі. Розроблена методика системного врахування безперервної дії всіх проявів сонячної радіації (температури повітря і швидкості вітру) на теплопередачу в елементах зовнішніх огороджень будівель. Вирішені задачі нестаціонарної теплопередачі через типові елементи зовнішніх огороджень: суцільно-стінові зовнішні огорожі будівель та окремо віконні склопакети; огородження з віконним отвором; двокамерні вентильовані вікна з урахуванням безперервної дії кліматичних чинників дозволили розробити екстенсивні і інтенсивні способи збільшення теплового опору будівельних конструкцій.

Проведено зіставлення розрахунків з експериментальними даними для двокамерних склопакетів і виконано рішення задачі про розподіл температур в ґрунтовому масиві. Проведено дослідження впливу вітрових потоків повітря на процеси тепловіддачі будівлі в довкілля як для гладких фасадних стін, так і для стін із наявністю віконних пройм. Доведено, що при певній оптимальній геометрії віконної пройми значення коефіцієнту тепловіддачі може зменшуватись в порівнянні із рекомендованими в ДБН значеннями. Розроблено рекомендації конкретних енергетично доцільних заходів із термомодернізації будівель. Запропоновано принципи енергетично доцільної і економічно виправданої термомодернізації із врахуванням територіальних кліматичних умов.

  1. «Еенергомоделювання будівлі з урахуванням її конструктивних особливостей, системи енергозабезпечення, зовнішнього середовища та клімату»

Партнери/Установи підтримки: кошти НАН України

Встановлені особливості аеродинамічних та теплообмінних процесів в приміщеннях будівлі з низькотемпературними системами кліматизації. Методами чисельного моделювання визначені поля швидкості повітря і розподіл температури по об’єму приміщення при опаленні за допомогою низькотемпературної водяної теплової підлоги. Проведені розрахунки теплового стану та аеродинамічних умов в приміщенні при застосуванні фанкойлів, як систем кліматизації. Проведено експериментальні дослідження теплових і аеродинамічних процесів в приміщеннях з низькотемпературними системами кліматизації. 

  1. «Розробка і оптимізація низькотемпературних систем теплозабезпечення на основі відновлюваних джерел енергії»

Партнери/Установи підтримки: кошти НАН України

Проведені експериментальні дослідження розподілу температури повітря в об’ємі приміщення с низькотемпературним водяним опаленням на основі несиметричного Г-подібного контуру або змійовикових багатоконтурних теплообмінників у простінку. Проведені експериментальні дослідження температури повітря в об’ємі приміщення з низькотемпературним водяним капілярним підлоговим опаленням.

  1. «Розроблення раціональних заходів з модернізації секторів виробництва, транспортування та споживання теплової енергії»

Партнери/Установи підтримки: кошти НАН України

З використанням методології Міжнародного енергетичного агентства (МЕА) проведено порівняльний аналіз сучасних значень та динаміки основних індикаторів енергоефективності житлового сектору України та країн ЄС за період 1990-2015 рр. Встановлено, що у цей період питомі витрати кінцевої енергії на 1 м2 загальної житлової площі, на пересічну квартиру і на одну особу знизилися в Україні в 1,7 рази і в останні роки стабілізувались на цьому рівні. За питомим споживанням кінцевої енергії у побуті Україна, разом з іншими країнами – новими членами ЄС входить сьогодні у десятку країн Європи з його найнижчим рівнем. Вирішальне значення надалі матиме впровадження комплексних інвестиційних заходів, пов’язаних з проведенням термомодернізації існуючого житлового фонду, прогресивних будівельних норм і правил, які мають супроводжуватись переобладнанням існуючих систем теплопостачання.

Базуючись на досвіді країн Східної і Центральної Європи – членів ЄС, та Директивами ЄС у галузі енергоефективності у роботі розроблені можливі варіанти інвестиційних заходів у житловому секторі, які передбачають 5 градацій термомодернізації житла і 5 варіантів переобладнання існуючих систем виробництва, транспортування і розподілу теплової енергії, в тому числі, із запровадженням систем централізованого тепло – і холодопостачання. Для об’єктивної оцінки зазначених варіантів розроблений новий метод термодинамічної оцінки витрат на експлуатацію таких систем, який є новим науковим положенням термодинаміки  багатопродуктових процесів перетворення енергії.

  1. «Розробка принципів створення та реалізації будівель «пасивного» типу»

Партнери/Установи підтримки: кошти НАН України

Виконані роботи по послідовному розвитку експериментальної будівлі високої енергетичної ефективності  (потреба в енергії на опалення менше 75 кВт·год/м2 в рік) в будинок «пасивного» типу (тепловитрати на опалення менше 15 кВт·год/м2 в рік).  Розроблені концептуальні основи створення експериментального будинку «пасивного» типу як науково-технічної та технологічної теплофізичної лабораторії. Розроблено чисельну модель взаємодії вітрового потоку в приземному шарі атмосфери з комплексом будівель і споруд, щодо компактно розташованих в межах міської забудови і в результаті розрахунків  отримані тривимірні поля швидкостей, тисків і енергетичних параметрів вітру дозволили визначити  зовнішні граничні умови і визначальні показники для системи вентиляції та теплопостачання будинку «пасивного» типу.

Проведено розрахунки теплових втрат через огороджувальні конструкції  з утепленням у програмному пакеті «Mathcad v13.0» і визначено загальне теплове навантаження на систему опалення та гарячого водопостачання.

Проведені експериментальні дослідження теплопередачі через різноваріантні віконні конструкції, показали, що для енергоефективного будинку пасивного типу, найкращим варіантом будуть віконні конструкції з трикамерним профілем та склопакетами з двома і-покриттями з формулою 4М1-8-4і-8-4і (світлопрозора конструкція складається із трьох шибок марки М1 товщиною 4 мм.

Проведені експериментальні дослідження напірно-витратних характеристик і теплотехнічних параметрів повітряних теплообмінників у різних технологічних режимах .Проведене теплофізичне моделювання повітряно-грунтового теплообмінника для теплової завіси фасадних стін експериментального  будинку «пасивного» типу показало, що винайдена конструкція дозволяє організувати природну конвекцію повітря в міжшаровому зазорі стіни будівлі.

  1. Техніко-технологічні, економічні та екологічні напрями оптимізації тепло забезпечення населених пунктів України»

Партнери/Установи підтримки: кошти НАН України

Проведено загальну характеристику використання теплових ресурсів в житловому секторі України, а саме:

  1. Використовуючи методології МЕА, виконаний порівняльний аналіз індикаторів енергоефективності України та країн ЄС (витрати кінцевої енергії на квадратний метр на одну особу та одну квартиру).
  2. Проаналізовано технологічні, соціальні та екологічні аспекти споживання енергії в житловому секторі (в тому числі, вплив енергетичних об’єктів на здоров’я населення і навколишнє середовище, соціальні наслідки неякісного теплопостачання).
  3. Наведено перелік діючих програм, які ілюструють державну політику щодо оптимізації енергоспоживання в житловому секторі, зокрема з урахуванням світового досвіду у цій сфері.
  4. Визначено шляхи скорочення споживання енергії в житловому секторі (термомодернізація будівель, підвищення ефективності систем енергопостачання, наведено приклади державної програми стимулювання підвищення енергоефективності у житлових будинках).

Розглянуто проблеми спорудження енергоефективних будівель з використанням ВДЕ для енергопостачання. Підкреслено, що проблеми модернізації житлового фонду щодо економного використання енергетичних ресурсів у будівлях, можна вирішити шляхом удосконалення інноваційної технічної і технологічної політики, а також удосконалення управлінських рішень, організаційних та економічних підходів.

  1. «Оцінка потенціалу енергоспоживання споживачів теплової та електричної енергії, а саме населення, для регулювання енергосистеми в період пікового та нічного провалу споживання електроенергії»

Партнери/Установи підтримки: кошти НАН України

В рамках виконання етапу роботи висвітлено сучасний стан системи електро- та теплопостачання та проблеми енергозабезпечення споживачів. Для підвищення ефективності розподілу і споживання електричної енергії проведено дослідження характеристик споживачів електричної енергії. Досліджено існуючий рівень нерівномірності споживання електричної енергії та потенційно можливі зміни в умовах ринкових перетворень. Сформовані групи споживачів за їх режимом споживання електричної енергії, що дає змогу сформувати підходи щодо використання методів управління електроспоживанням.

Проведено аналіз середнього споживання електричної енергії населенням на території України. Встановлено категорії споживачів як у містах, так і в сільській місцевості, у яких обсяг споживання електроенергії є найбільшим. Показано динаміку зміни та кількість споживачів теплової енергії за роками. Встановлено, що найбільші обсяги теплової енергії споживається населенням, тому саме в нього є значний потенціал щодо ефективного регулювання використання теплової енергії. Побудовані відповідні графічні залежності обсягів споживання теплової та електричної енергії. Також здійснено оцінку обсягів і потужності наявної в населення електричної побутової техніки і ступінь її автоматизації для подальшого розроблення заходів щодо ефективного регулювання споживанням електричної енергії.

  1. «Розроблення проектів національних нормативних документив, гармонізованих з міжнародними та європейськими»

Партнери/Установи підтримки: кошти ДФФД України

Роботу виконано за Програмою національної стандартизації на 2016 р. (позиція: 237.2.1.1-2016) та договором між Державним підприємством «Український науково-дослідний і навчальний центр проблем стандартизації, сертифікації та якості» (ДП «УкрНДНЦ») та Інститутом технічної теплофізики НАН України (ІТТФ НАН України)

У роботі розроблені гармонізовані стандарти:

ДСТУ EN 61010-2-033:201_ (EN 61010-2-033:2012, IDT) «Вимоги щодо безпечності електричного устаткування для вимірювання, керування та лабораторного застосування. Частина 2-033. Додаткові вимоги до ручних багатофункційних вимірювальних приладів та інших вимірювачів напруги мережі побутової та професійної призначеності»

ДСТУ EN 61010-2-201:201 (EN 61010-2-201:2013, IDT) «Вимоги щодо безпечності електричного устаткування для вимірювання, керування та лабораторного застосування. Частина 2-201. Додаткові вимоги до апаратури керування

Роботу виконано відповідно до процедур та положень, наведених в ДСТУ 1.2:2015 «Національна стандартизація. Правила проведення робіт з національної стандартизації» та ДСТУ 1.7:2015 «Національна стандартизація. Правила та методи прийняття міжнародних і регіональних нормативних документів» із застосуванням принципу зворотності.

Стандарт ДСТУ  EN 61010-2-033:2012 визначає вимоги до ручних багатофункційних вимірювальних приладів та інших вимірювачів напруги мережі побутової та професійної призначеності.

Стандарт ДСТУ EN 61010-2-201:2013 визначає вимоги до безпеки і пов’язаних з ними перевірочних випробувань для апаратури керування призначеної для контролю та управління машинами, автоматизованими виробничими і промисловими процесами дискретного і безперервного управління.

Розроблені стандарти відповідають вимогам «Технічного регламенту низьковольтного електричного обладнання», затвердженого постановою Кабінету Міністрів України від 16 грудня 2015 р. № 1067, вимогам Закону України «Про стандартизацію», зокрема статті 4 «Мета стандартизації та основні принципи державної політики у сфері стандартизації», Закону України «Про енергозбереження», зокрема розділу III «Стандартизація та нормування у сфері енергозбереження».

  1. Дослідження аеродинаміки і тепломасообміну в повітряному потоці з твердими включеннями рослинного біопалива для створення умов його спалювання в висхідному вихровому шарі.

Партнери/Установи підтримки:

Проведено огляд досліджень аеродинаміки, теплообміну і процесів горіння твердого палива (паливних гранул) в киплячому шарі. Проведені експериментальні дослідження теплоти активації при спалюванні пеліт з різних видів соломи. Розроблено чисельну модель висхідного повітряного потоку з твердими включеннями. Шляхом розрахункових досліджень визначено закономірності руху дисперсних частинок та їх вплив на формування полів швидкості і тиску у висхідному потоці.

 Проекти відділу в 2015 р.

  1. «Теплофізичні основи підвищення енергоефективності будівель»

Партнери/Установи підтримки: кошти НАН України

Розроблено методику отримання і обробки експериментальних даних з врахуванням неперервної дії кліматичних факторів (сонячна радіація, орієнтація відносно сторін світу, вітер, зовнішня температура повітря) на теплопередачу через стіни і стандартні багатокамерні склопакети. Були виконані відповідні експериментальні дослідження теплопередачі через двокамерні пакети, що встановлені в адміністративному корпусі ІТТФ по вул. Булаховського 2, результати яких збігаються з розрахунковими. Методика дозволяє більш виважено визначити річні тепловтрати через зовнішні будівельні конструкції. Неперервне моделювання теплових процесів у стіні з віконним отвором показало: тепловий потік через бокову поверхню отвору сумірний з потоком через фронтальну поверхню стіни; для зменшення тепловтрат склопакет належить розміщати у коробі малої товщини (6-10 см), що має значно меншу теплопровідність ніж стіна; оптимальне заглиблення склопакета в віконний отвір коливається в межах 0-0,1 м; за полуторної кратності обміну повітря у приміщенні продувка цього повітря через внутрішню камеру склопакета дає двократне зниження його річних тепловитрат.

  1. «Еенергомоделювання будівлі з урахуванням її конструктивних особливостей, системи енергозабезпечення, зовнішнього середовища та клімату»

Партнери/Установи підтримки: кошти НАН України

Проведені дослідження аеродинаміки та теплообміну в приміщеннях будівлі при її взаємодії з навколишнім середовищем при різних кліматичних умовах з врахуванням привіконних заглиблень. Проведено чисельне дослідження впливу привіконних заглиблень на теплообмін триповерхової будівлі, що знаходиться у потоці повітря. Зіставлені коефіцієнти теплообміну будівлі з гладкою поверхнею із будівлею , що має привіконні заглиблення, глибиною 10 см. Визначено, що при чисельних розрахунках теплообміну та аеродинаміки будівель необхідно враховувати наявність на фасаді привіконних заглиблень. Проведені експериментальні дослідження температурних полів і теплових потоків в прилеглій області огороджувальної стінової конструкції.

  1. «Розробка і оптимізація низькотемпературних систем тепло забезпечення на основі відновлюваних джерел енергії»

Партнери/Установи підтримки: кошти НАН України

Розроблено тепломеханічну частину робочого проекту «Радіаторно-конвекторна система опалення, принципову схему низькотемпературного підлогового опалення, низькотемпературного водяного опалення за допомогою контуру у простінку. Розроблено принципову схему системи низькотемпературного водяного капілярного підлогового опалення та повітряного опалення за допомогою рідинно-повітряних теплообмінників.

  1. «Підвищення ресурсу експлуатації будівель шляхом термомодернізації зовнішніх поверхонь їх огороджувальних конструкцій»

Партнери/Установи підтримки: кошти НАН України

На третьому етапі «Розробка та обґрунтування заходів щодо підвищення терміну експлуатації споруд за рахунок термомодернізації їх зовнішніх огороджувальних конструкцій» було виконано наступне:

– експериментальним шляхом визначено залежності вологовмісту теплоізоляційних покриттів стінових конструкціях будівель від погодних умов.

– розроблено рекомендації щодо вибору теплоізоляційних матеріалів на зовнішніх поверхнях огороджувальних конструкцій споруд для підвищення терміну їх експлуатації.

  1. «Розробка заходів з підвищення енергоефективності будівлі при послідовній реалізації заходів: енергоефективний будинок → пасивний будинок → будинок «нуль енергії» → будинок як micro smart grid система» за етапом 1 «Розробка принципів створення та реалізації будівель високої енергетичної ефективності».

Партнери/Установи підтримки: кошти НАН України

Розроблені принципи створення та реалізації будівель високої енергетичної ефективності (потреба в енергії на опалення менше 75 кВт·год/м2 в рік) на прикладі створеного повномасштабного стенду експериментальної будівлі Інституту технічної теплофізики НАН України. Проведено огляд світового досвіду, в результаті якого визначені основні загальні критерії реалізації проектів будівель високої енергетичної ефективності та основні принципи створення енергоефективних будівель. Досліджено вимоги до енергоефективності будівель відповідно до нормативної бази ЄС в сфері енергоефективності. Розглянуто українську нормативну базу, яка потребує доведення до відповідності з вимогами європейських країн. Розроблено пілотний проект енергоефективного будинку з оптимальними теплофізичними характеристиками огороджувальних будівельних конструкцій, високим рівнем герметичності, застосуванням штучної вентиляції з рекуперацією теплоти і використанням високоефективних джерел енергії; обґрунтовано визначення енергоефективності будівлі і запропоновані практичні рекомендації для створення і реалізації енергоефективних будівель в умовах України. Розроблено концепцію створення експериментального енергоефективного будинку. Проведено порівняльний аналіз теплової енергоефективності для будівельних матеріалів і віконних конструкцій, проведені роботи щодо вибору та комплектації будівельних матеріалів і віконних конструкцій.

Проведене теплофізичне моделювання теплообміну експериментального енергоефективного будинку з навколишнім середовищем, отримані результати оцінки тепловтрат експериментального енергоефективного будинку в навколишнє середовище. Виконані розрахунки щодо питомого теплоспоживання експериментального енергоефективного будинку, розроблені схемні рішення для оснащення експериментального будинку високоефективною системою опалювання, розроблено систему для проведення комплексних експериментальних тепловізійних випробувань теплозберігаючих конструкцій та систем будинку. Розроблено рекомендації для проектування та серійного будівництва пасивних будинків.

  1. «Організаційно-економічні механізми модернізації теплоенергетики»

Партнери/Установи підтримки: кошти НАН України

Виконані дослідження по розробці заходів і механізмів стимулювання модернізації теплоенергетики в Україні. Проведено оцінку сучасного стану та рівня зношеності вітчизняних систем теплопостачання. Розроблені заходи, направлені на модернізацію існуючих систем теплопостачання. Визначені перспективні енергоефективні технології для підвищення економічної та екологічної ефективності функціонування вітчизняних систем теплопостачання. Розроблені механізми впровадження перспективних енергоефективних технологій в Україні.

Проекти відділу в 2014 р.

  1. «Теплофізичні основи підвищення енергоефективності будівель»

Партнери/Установи підтримки: кошти НАН України

Складено алгоритм розрахунку теплопереносу через огороджувальну конструкцію, що складається зі стінової частини та віконного склопакету та визначені умови мінімізації тепловтрат через таку конструкцію. Методом чисельного моделювання одержані теплофізичні характеристики матеріалів стінової конструкції та утеплювача в залежності від температурно-вологісного стану зовнішніх огорож будівлі. Доведено, що при полуторній кратності повітрообміну у приміщенні, прокачування цього повітря через внутрішню камеру двокамерного склопакету призводить до двократного зниження річних тепловтрат через вікно.

  1. «Розробка алгоритму управління та оптимізація режимів експлуатації індивідуального теплового пункту»

Партнери/Установи підтримки: кошти НАН України

Проведено дослідження енергоефективності адміністративної будівлі шляхом моніторингу теплопостачання 1-го корпусу ІТТФ НАН України по вул. Булаховського, 2 опалювальних сезонів  2007 рр.-2014 рр. На основі експериментальних досліджень встановлено оптимальні варіанти експлуатації ІТП. Визначені питомі витрати енергії на опалення для різних режимів роботи ІТП та розраховано середню економію теплової енергії в опалюваний період 2013 рр.-2014 рр. Встановлено, що використання ІТП забезпечує економний ефект в межах температури зовнішнього повітря 9…-2 ºС, а при більш низьких температурах ІТП відпрацьовує як звичайний тепловий пункт. Чим вища температура зовнішнього повітря, тим більша економія від ІТП. Також був проведений аналіз теплоенергетичних характеристик будівлі на прикладі 1-го корпусу ІТТФ НАН України. На основі проведених досліджень та отриманих експериментальних даних розроблено алгоритм управління ІТП для забезпечення теплопостачання адміністративної будівлі, в приміщеннях якої забезпечується тепловий комфорт для споживачів, не порушуючи при цьому санітарно-гігієнічних норм.

  1. «Підвищення ресурсу експлуатації будівель шляхом термомодернізації зовнішніх поверхонь їх огороджувальних конструкцій»

Партнери/Установи підтримки: кошти НАН України

Розроблено чисельну модель для розрахунку напружено-деформованого стану огороджувальних конструкцій будівель. В результаті застосування цієї моделі визначено вплив теплоізоляційного шару на температурні деформації стінових бетонних панелей. Розрахунковим шляхом знайдено величини температурних деформацій та напружень в стіновій конструкції приміщення з радіаторною системою опалення в зимовий період. Побудовано діаграми розподілу термічних напружень в огороджувальній конструкції при різних температурно – вологісних умовах для випадків наявності та відсутності теплоізоляційного шару на зовнішній поверхні стіни. Проаналізовано вплив вологовмісту матеріалу стіни на її напружено-деформований стан. Проведено порівняння напружено-деформованого стану стінової конструкції при відсутності та наявності утеплювача на її зовнішній поверхні. Визначено залежність температурних та концентраційних напружень від характеристик матеріалу утеплювача та від погодних умов. Показано, що в зимовий період на зовнішній (холодній) поверхні стіни нормальні температурні та концентраційні напруження переважно позитивні, Вони можуть викликати появу та розвиток тріщин на зовнішній поверхні стіни. На внутрішній поверхні стіни ці напруження переважно негативні. Наявність шару теплоізоляції на зовнішній поверхні стіни підвищує її температуру та зменшує вологовміст матеріалу стіни, сприяє зниженню позитивних напружень, що запобігає виникненню та розвитку тріщин та сприяє підвищенню довговічності будівельних конструкцій

  1. «Розробка національної стратегії тепло забезпечення населених пунктів України»

Партнери/Установи підтримки: кошти НАН України

Розроблено проект основних положень Національної стратегії теплозабезпечення населених пунктів України. Наведено вихідні умови для розроблення,основні цільові орієнтири, прогнозні оцінки складу і обсягів паливно-енергетичного балансу сфери теплозабезпечення в 2030 р., пріоритети та засади Теплостратегії щодо інноваційного технологічного оновлення систем теплозабезпечення і посилення ролі держави в сталому і ефективному функціонуванні цього соціально важливого сектору економіки України.

  1. «Система електрозабезпечення експериментального будинку типу «нуль енергії» (площею 300 м2) на основі використання відновлювальних і альтернативних джерел енергії»

Партнери/Установи підтримки: кошти Держкомінформнауки України

Розроблено принципові електричні схеми та вузли для контурів передачі, перетворення, споживання та акумуляції електричної енергії  для забезпечення потреб експериментального будинку з використанням вітроагрегатів малої потужності, сонячних полікристалічних фотомодулів, сонячних тонкоплівних фотоелементів. Резервного дизельного електрогенератора. Проведено розрахунки і узгодження електротехнічних параметрів щодо підвищення енергетичної, економічної і екологічної ефективності окремих складових комбінованої системи енергозабезпечення будинку. Проведено монтаж та пуско-налагоджувальні роботи електрогенераційного обладнання, блоку силової електроніки, вузлу автоматизації та обліку, комутаційних приладів. Складено рекомендації щодо експлуатації систем електрозабезпечення на основі відновлюваних та альтернативних джерел енергії.

  1. «Сучасний стан вітчизняних систем теплопостачання та визначення перспективних енергетичних технологій і заходів, направлених на їх модернізацію»

Партнери/Установи підтримки: кошти НАН України

Проведена оцінка сучасного стану та рівня зношеності вітчизняних систем теплопостачання. Розроблені заходи, направлені на модернізацію існуючих систем теплопостачання. Визначені перспективні енергоефективні технології для значного підвищення  економічної та екологічної ефективності функціонування вітчизняних систем теплопостачання. Розроблені механізми впровадження перспективних енергоефективних технологій в Україні.

Проекти відділу в 2013 р.

  1. «Теплофізичні основи підвищення енергоефективності будівель»

Партнери/Установи підтримки: кошти НАН України

Складені і чисельно реалізовані алгоритми впливу сонячної енергії, швидкості вітру, температури навколишнього середовища на теплопередачу однорідної і багатошарової стіни. З’ясовано, що стіна має властивості накопичувати сонячну енергію у будь-який період року, що зменшує тепловитрати на утримання приміщення. Подібна розрахункова методика була застосована для одно- дво- і трьохкамерних склопакетів. На відміну від стіни, склопакет має майже нульові акумулюючі властивості.

  1. «Розробка алгоритму управління та оптимізація режимів експлуатації індивідуального теплового пункту»

Партнери/Установи підтримки: кошти НАН України

За перший етап виконання роботи проведені експериментальні дослідження різних режимів роботи оригінального ІТП з вмонтованою гідравлічною стрілкою. Отримані залежності основних параметрів системи теплопостачання та визначені особливості теплозабезпечення адміністративної будівлі в опалювальний період (на прикладі корпусу №1 ІТТФ НАН України по вул. Булаховського, 2). На основі експериментальних даних розраховані питомі витрати теплової енергії на опалення приміщень в залежності від режимів експлуатації ІТП та визначено найбільш оптимальний з них. В результаті використання ІТП та оптимізації його роботи вдалося зекономити до 12 % теплової енергії в опалюваний період 2012-2013 рр..

  1. «Підвищення ресурсу експлуатації будівель шляхом термомодернізації зовнішніх поверхонь їх огороджувальних конструкцій»

Партнери/Установи підтримки: кошти НАН України

Розроблено вдосконалену розрахункову модель тепловологопереносу через капілярно-пористі будівельні матеріали, яка враховує як паропроникність, так і вологопроникність матеріалу, наявність процесів конденсації на поверхнях та всередині матеріалу, нестаціонарний характер протікання цих процесів, а також взаємний вплив процесів теплопереносу та масопереносу. За цією моделлю проведено розрахунки температурно-вологісних режимів одно- та багатошарових будівельних конструкцій. Визначено вплив характеристик теплопереносу та вологопереносу матеріалів несучої конструкції та теплоізоляційних матеріалів, а також вплив умов тепло- та масовіддачі на поверхнях будівельних конструкцій на їх температурний та вологісний режими.

  1. «Полівалентна система теплозабезпечення експериментального будинку пасивного типу (площею 300 м2) на основі використання відновлюваних і альтернативних джерел енергії»

Партнери/Установи підтримки: кошти НАН України

Розроблена система теплозабезпечення передбачає розміщення сонячних теплових і фотоелектричних колекторів на односкатному даху будинку під оптимальним кутом 35? для даної місцевості із південної сторони будинку; розташування теплового насосу і сезонних об’ємних баків-акумуляторів теплоти (водяний і парафіновмісний) у цокольному поверсі будинку; водозабір технічної води із свердловини, що розташована поруч; використання систем водяного підлогового і стінового опалення (в т.ч. капілярної), а також електричних теплих підлоги і простінку; повітряну систему опалення і кондиціювання на основі фанкойлів; рекуперативну систему примусової вентиляції будинку із ґрунтовими повітряними теплообмінниками; використання вітрогенератора на прибудинковій території із акумуляторами для безперебійного електроживлення.

Створений будинок оснащений датчиками автоматизації та відповідними вимірювальними первинними пристроями і цифровими приладами, що призначені для моніторингу теплотехнічних параметрів системи енергозабезпечення із комп’ютерною системою збору, обробки та візуалізації даних в режимі реального часу.

  1. «Створення комбінованої системи енергоресурсозабезпечення типу «нуль енергії» для експериментального пасивного будинку»

Партнери/Установи підтримки: кошти Держкомінформнауки України

Розроблено принципові та блок-схеми комплексної комбінованої системи енергоресурсозабезпечення експериментального пасивного будинку типу “нуль енергії” (повністю енергоавтономного) на основі застосування відновлюваних і альтернативних джерел енергії. Система теплопостачання включає систему опалення на основі теплового насосу з використанням низькотемпературних теплообмінників типу «тепла підлога», настінних трубчастих теплообмінників; систему гарячого водопостачання на основі сонячних теплових колекторів; систему рекуперативної вентиляції з використанням ґрунтових теплообмінників. Система електрозабезпечення експериментального будинку на базі сонячної і вітрової енергії з використанням сонячних модулів з акумулятором і інвертором та вітроустановки.

Розроблена чисельна модель процесів переносу при взаємодії вітрового потоку в приземному шарі атмосфери з комплексом будівель і споруд, за допомогою якої розрахована аеродинамічна обстановка на території забудови і визначено місце для оптимального розміщення вітроенергетичних установок на території забудови.

  1. «Спряжені задачі зовнішньої та внутрішньої аеродинаміки і теплофізики енергоефективних будівель». Виконується спільно із Росією.

Партнери/Установи підтримки: кошти Державний фонд фундаментальних досліджень України

В результаті чисельного моделювання аеродинамічної та теплової взаємодії групи споруд з зовнішнім вітровим потоком визначено особливості розподілу швидкості, тиску і температури в повітряній течії біля поверхонь будівель. Розраховано розподіл коефіцієнтів тепловіддачі по поверхні огороджувальних конструкцій споруд. Визначено тепловтрати через зовнішні огороджувальні конструкції будівлі з ураху­ванням впливу сонячної радіації.

Встановлено закономірності теплопереносу через дво­камерні склопакети. Шляхом натурного експерименту визначено розподіли температур та густин теплових потоків на зовнішніх і внутрішніх поверхнях огороджувальних конструкцій споруд будівель за умов наявності або відсутності теплоізоляційних покриттів.

  1. Розробка програми модернізації комунальної теплоенергетики України на 2014-2015 роки

Партнери/Установи підтримки: кошти Мінрегіону України

Розробка програми модернізації комунальної теплоенергетики України на 2014-2015 роки, як складової частини державної програми активізації розвитку економіки на 2014-2015 роки, затвердженої Постановою Кабінету Міністрів України від 27 лютого 2013 р. № 187.

Спільно з відділом теплофізичних процесів у котлах розроблено Програму модернізації систем теплопостачання на 2014-2015 роки, яка затверджена Постановою Кабінету Міністрів України від 17.10.2013, №948 і передбачає (суттєве майже до 50%) скорочення споживання природного газу для потреб теплозабезпечення. Програма в основному базується на сукупному виконанні регіональних програм модернізації комунальної теплоенергетики всіх областей України

  1. «Чисельне моделювання процесів фільтрації та динаміки біогазу в тілі полігону з урахуванням притоку кисню»

Партнери/Установи підтримки: кошти НАН України

Розроблено модель процесів газоутворення, гідродинаміки і фільтрації біогазу в пористому тілі полігону твердих побутових відходів (ТПВ). Розраховані ефективність збору біогазу і радіус дії газозбираючої свердловини в залежності: від величини розрідження на свердловині, від глибини перфорації і від висоти покриваючого шару. Отримані поля розподілу тиску біогазу в тілі полігона протягом 10 років. Результати розрахунків дають можливість оцінити час ефективної експлуатації систем вилучення біогазу на полігонах ТПВ і можуть бути використані для дослідження параметрів газових свердловин активних систем збору біогазу.

  1. Розробка проекту Національної стратегії теплозабезпечення населених пунктів України до 2030 року

Партнери/Установи підтримки: кошти НАН України

Проведене коригування та доповнення змісту проекту Національної стратегії теплозабезпечення населених пунктів України на основі отриманих зауважень після його суспільного ознайомлення і обговорення.

Наведено перелік деяких цільових індикаторів моніторингу розвитку теплозабезпечення при виконанні інвестиційних програм.

Запропоновані індикатори та їх прогнозні значення для стратегічного розвитку системи теплозабезпечення населених пунктів України до 2030 р.

  1. «Дослідження теплопровідних властивостей нових композиційних матеріалів на основі поліаміду ПА6 та алюміно-оксидної кераміки для цілей ефективного відводу тепла від потужних світлодіодів»

Партнери/Установи підтримки: Інститут фізики напівпровідників ім. В.Є.Лашкарьова НАН України

Розроблено 3D CFD модель теплопередачі та теплової дисипації у системі охолодження потужних світлодіодних ламп, враховуючи теплофізичні властивості нових композиційних матеріалів, та проведено відповідні чисельні дослідження. Отримані температурні поля в усіх конструктивних частинах потужної світлодіодної лампи для різних положень лампи у просторі при стандартних умовах експлуатації та доведено ефективність системи охолодження виготовленої з нового композиційного матеріалу – теплопровідної металокераміки.

2012 р.

 «Теплофізичні основи підвищення енергоефективності будівель»

          Проведені дослідження і визначені теплотехнічні параметри огороджувальних конструкцій, що виготовлені з різних сучасних матеріалів. Визначено весь комплекс радіаційних прямих і розсіяних потоків сонячного випромінювання на поверхню огороджувальних будівельних конструкцій. Розв’язано задачу теплозабезпечення багатоповерхових адміністративних будівель у середніх широтах Землі з використанням у якості основного джерела енергії сонячної інсоляції. Побудовано розрахункову модель повітряно-температурного стану триповерхової адміністративної будівлі, подібної до першого корпусу ІТТФ НАН України, з вертикальною однотрубною системою опалення. Модель дозволяє за відомих значень температури та витрати теплоносія визначити температуру повітря в окремих приміщеннях, сумарні тепловтрати через огороджувальні конструкцій споруди та тепловтрати за рахунок неорганізованого повітрообміну.

Запропоновано модифікований варіант теплоавтономного багатоповерхового будинку для середніх широт північної півкулі, що живиться на 85 % за рахунок сонячного випромінювання. Модифікація полягає у більш досконалому профілюванні покриття даху і орієнтації на річні тепловитрати 50 кВт·год на 1 м2жилої площі.

Доведена необхідність врахування всієї сукупності кліматичних факторів, особливо сонячної інсоляції, при визначенні тепловитрат через огороджувальні конструкції будівель. Використання надлишкової літної теплоти за допомогою системи «тепла підлога – теплова помпа» зменшує тепловитрати на опалення у зимовий період на 30 – 50 %.

Партнери/Установи підтримки: кошти НАН України

 «Розробка проекту Національної концепції теплозабезпечення населених пунктів України до 2030 р.»

Розроблено проект Національної концепції теплозабезпечення населених пунктів України до 2030 р. В її основу покладено зменшення вдвічі в 2030 р. використання природного газу для потреб теплозабезпечення населення та соціально-бюджетної сфери і суттєве (майже на порядок) збільшення використання відновлювальних та місцевих видів палива і альтернативних енергоресурсів як природного так і техногенного походження.

Проект Національної стратегії теплозабезпечення населених пунктів України структурно складається із наступних блоків: стратегія теплозабезпечення населених пунктів України: основні цільові орієнтири; загальносистемні проблеми та завдання Національної стратегії теплозабезпечення населених пунктів України; стратегія розвитку теплоенергетики України до 2030 р.; економічні аспекти реалізації Національної стратегії теплозабезпечення населених пунктів України; соціальні аспекти в контексті реалізації Національної стратегії теплозабезпечення; ефективність кінцевого використання теплової енергії та систем керування сферою теплозабезпечення; екологічні аспекти реалізації Національної стратегії теплозабезпечення населених пунктів України.

Партнери/Установи підтримки: кошти НАН України

 2011 р.

 «Створення експериментального будинку пасивного типу»

Розроблено концептуальні основи створення експериментального енегоефективного будинку пасивного типу (загальною площею 300 кв. м) як повномасштабної науково-технічної та технологічної теплофізичної лабораторії. Розроблено моделі процесу теплообміну будівлі з навколишнім середовищем з урахуванням гідродинамічних процесів та кліматичних факторів. Проведено розрахунки дисипації теплової енергії від будівлі в атмосферу з метою вибору оптимальних параметрів огороджувальних будівельних конструкцій за критерієм досягнення високої теплоенергетичної ефективності. Розроблено ескізний проект експериментального будинку, розпочато його будівництво.

Проведено порівняльний аналіз теплової енергоефективності для будівельних матеріалів і віконних конструкцій, виконані роботи щодо вибору та комплектації будівельних матеріалів і віконних конструкцій створюваного експериментального будинку. Виконано розрахунки конструкцій та схемних рішень для енергозберігаючого устаткування, кондиціювання, опалення та водопостачання експериментального будинку. Розроблені схеми і встановлені теплозберігаючі конструкції цокольного поверху експериментального будинку. Розроблені схеми і встановлені теплоакумулюючі будівельні конструкції цокольного поверху експериментального будинку.

Партнери/Установи підтримки: кошти Держінформнауки України

«Аеродинамічна та теплова взаємодія будівлі з зовнішнім середовищем»

Розроблено теплофізичну модель та проведено розрахунки процесу теплообміну адміністративної будівлі з навколишнім середовищем.Чисельним методом встановлено закономірності тепловіддачі з поверхонь огороджувальних конструкцій адміністративної (триповерхової) споруди при повздовжньому та поперечному напрямках вітрового потоку. Отримано залежності середніх коефіцієнтів тепловіддачі на поверхні даху, а також на торцевих та бічних стінових поверхнях споруди від масштабу швидкості незбуреної вітрової течії.

Проведено чисельне моделювання температурних режимів і системи опалення окремих приміщень адміністративного корпусу. Виконано аналіз динаміки температурного режиму адміністративного корпуса в зимовий період року та визначені рівні втрат теплоти з поверхонь й огороджувальних конструкцій та розроблені рекомендації по їх зменшенню.

Партнери/Установи підтримки: кошти НАН України

Різноваріантна термореновація огороджувальних конструкцій (стін, вікон, стиків панелей тощо) частини поверху існуючої адміністративної будівлі та моніторінг тепловтрат при її тривалій експлуатації.

Проведена різноваріантна термореновація огороджувальних конструкцій частини другого поверху корпусу №1 ІТТФ НАН України (по вул. Булаховського, 2) при якій: встановлені теплоізоляційні покриття з матеріалів різних типів; замінені існуючі вікна на сучасні енергоефективні склопакети різних типів; встановлена вимірювальна система визначення температур та теплових потоків; визначені головні переваги та недоліки щодо використання конкретних теплоізоляційних матеріалів та енергозберігаючих вікон.

Розроблено методику чисельного розрахунку радіаційно-конвективної тепловіддачі від двопанельного радіатора конвекторного типу. Побудовано залежності радіаційної та конвективної складових теплового потоку від температури теплоносія, температури повітряного середовища в приміщенні та температури зовнішнього повітря.

Побудовано розрахункову модель повітряно-температурного стану адміністративної будівлі, подібної до першого корпусу ІТТФ НАН України, з вертикальною однотрубною системою опалення. Модель дозволяє за відомих значень температури та витрати теплоносія визначити температуру повітря в окремих приміщеннях, сумарні тепловтрати через огороджувальні конструкцій споруди та тепловтрати за рахунок неорганізованого повітрообміну.

Партнери/Установи підтримки: кошти НАН України

«Дослідження процесів теплообміну та гідродинаміки теплоносія в трубних грунтових теплообмінниках, їх розрахунки та апробація»

Викладені результати експериментальних і теоретичних досліджень теплових та гідравлічних процесів в горизонтальному ґрунтовому теплообміннику мілкого закладення, який споруджено на території ІТТФ НАН України. Досліджено спільну роботу теплообмінника з тепловим насосом. Проведений теоретичний аналіз узгоджується з одержаними експериментальними даними.

          Виконано експериментальні пробні дослідження вимірювальної системи ґрунтового акумулятора з вертикальними теплообмінниками, результати яких свідчать про достовірність даних, зафіксованих вимірювальним комплексом. Проведено вимірювання температури до глибини 25 м ґрунтового масиву, на якому розташована установка в залежності від кліматичних умов.

          З метою прогнозування багаторічної роботи ґрунтових акумуляторів виконано пряме (на базі рівняння Біо–Фурье) чисельне моделювання процесів акумулювання – вилучення теплоти таких споруд. Обмеженість обчислювальних ресурсів сучасних комп’ютерів заставила розбити акумулятор на 6 типових зон, що и дозволило виконати дослідження. Встановлено, що ефективність вилучення раніш акумульованої теплоти підвищується з ростом строку експлуатації акумулятора і може досягати значення 95 %.

Партнери/Установи підтримки: кошти НАН України

replica Best Quality Iwc Fakes copy iwc swiss faux imitation watches high quality rolex datejust replica 18k stamped fake diamond rolex
返回顶部