Details

Целью работы является исследование эффективности утилизации теплоты вытяжного воздуха в пластинчатом рекуператоре для повышения энергетической эффективности объекта исследования, которым является физкультурно-оздоровительный комплекса в г. Никольске Вологодской области. Выполнен анализ объекта исследования: приведены объёмно-планировочные и конструктивные решения, климатические параметры района строительства. Проведён теплотехнический расчёт ограждающих конструкций и составлен энергетический паспорт здания с определением класса энергетической эффективности. Выполнен сравнительный анализ систем рекуперации теплоты вентиляционного воздуха и обоснован выбор пластинчатого перекрёстно-точного рекуператора для условий спортивного комплекса. Составлен тепловой баланс здания с выделением вентиляционной составляющей теплопотерь и оценен потенциал энергосбережения. Проведён обзор литературы, посвящённый эволюции методов расчёта рекуператоров: от аналитических моделей и критериальных уравнений до современных методов вычислительной гидродинамики. Результатом работы стала численная модель пластинчатого рекуператора в программном комплексе COMSOL Multiphysics. Выполнено сравнение полученной модели с экспериментальными данными. Проведено параметрическое исследование зависимости температурной эффективности и гидравлического сопротивления от расхода воздуха. На основе результатов моделирования выполнен расчёт годовой экономии тепловой энергии и технико-экономическое обоснование внедрения системы рекуперации с определением срока окупаемости и чистого дисконтированного дохода.

The purpose of the work is to study the efficiency of exhaust air heat recovery in a plate recuperator to increase the energy efficiency of the object of research, which is a sports and recreation complex in Nikolsk, Vologda Region. The analysis of the research object was performed: the volume-planning and design solutions, as well as the climatic parameters of the construction area, were provided. The thermal engineering calculation of the building envelopes was performed, and the energy passport of the building was compiled, with the determination of the energy efficiency class. A comparative analysis of ventilation air heat recovery systems was performed, and the choice of a plate cross-flow recuperator for the conditions of the sports complex was substantiated. The thermal balance of the building was compiled, with the identification of the ventilation component of heat loss, and the potential for energy savings was assessed. A literature review was conducted on the evolution of methods for calculating recuperators, from analytical models and criteria equations to modern computational fluid dynamics methods. The result of this work was a numerical model of a plate recuperator in the COMSOL Multiphysics software package. The model was compared with experimental data. A parametric study was conducted to investigate the dependence of temperature efficiency and hydraulic resistance on air flow rate. Based on the simulation results, an annual heat energy savings calculation was performed, and a feasibility study was conducted to determine the payback period and net present value for the implementation of a recuperation system.