Дисертації (ТАЕ)
Постійне посилання зібрання
У зібранні розміщено дисертації, які захищені працівниками кафедри.
Переглянути
Перегляд Дисертації (ТАЕ) за Автор "Дешко, Валерій Іванович"
Зараз показуємо 1 - 4 з 4
Результатів на сторінці
Налаштування сортування
Документ Відкритий доступ Вплив параметрів капілярної структури на інтенсивність тепловіддачі при кипінні в умовах капілярного транспорту та субатмосферних тисках(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023) Мельник, Роман Сергійович; Кравець, Володимир Юрійович; Дешко, Валерій ІвановичМельник Р.С. Вплив параметрів капілярної структури на інтенсивність тепловіддачі при кипінні в умовах капілярного транспорту та субатмосферних тисках. -Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 144 «Теплоенергетика». - Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського", МОН України, Київ, 2023. Дисертаційна робота присвячена вивченню процесів кипіння на пористих структурах в умовах субатмосферних тисків. У вступі обґрунтовано актуальність роботи, визначено мету, об’єкт та предмети дослідження. Вказано наукову новизну отриманих результатів та надано інформацію щодо особистого внеску здобувача. Також надано інформацію про апробацію результатів роботи. Описано структуру та обсяг дисертаційної роботи. Активний розвиток електроніки та супутніх компонентів, призвів в свою чергу до створення нових видів двофазних теплопередаючих систем, таких як парові камери. На відміну від класичних систем теплопередачі основним завданням парових камер є зміна густини теплового потоку. Такий підхід дозволяє створювати компактні системи термостабілізації що менше залежать від умов зовнішнього охолодження. Крім того, постійне підвищення питомих теплових потоків, поступово наближає двофазні системи на кшталт теплових труб до меж передачі теплового потоку, які пов’язані з конструкцією останніх. На ефективність теплопередачі двофазних систем впливає ряд факторів. Основними з яких є теплоносій, тип капілярної структури (якщо таку передбачено конструкцією), сама конструкція та вид системи, а також матеріал з якого виготовлено корпус системи. У першому розділі представлено літературний огляд по основним типам теплопередавальних пристроїв на основі випарно-конденсаційного циклу роботи, в яких використовуються пористі структури. Проаналізовано найбільш розповсюджені типи пористих структур та матеріали їх виготовлення. В загальному випадку виготовляють їх з різних матеріалів як мідь, титан, нікель та ін. Сітчасті структури, що представляють собою сітку, чи декілька сіток скріплених між собою за допомогою контактного зварювання чи іншого методу, та прикріплені до внутрішньої стінки корпусу теплової труби. Активно на даний час розвиваються дослідження та технології виготовлення спінених пористих структур, які по суті є пінометалом. Також широкого розповсюдження набули так звані конструкційні пористі структури, або ж канавчасті. Ці структури представляють собою канали в корпусі теплопередавального пристрою. Окрім названих вище типів існують ще металоволокнисті капілярні структури. Також досить активно досліджується можливість використання композитних капілярних структур (КС) в двофазних теплопередаючих системах. Всі вищезазначені типи КС та їх характеристики в тій чи іншій мірі досліджені, а також частково досліджено ефективність їх використання в двофазних системах. Частково через те, що провести дослідження в умовах наближених до функціонування двофазних систем доволі складно. Умовами проведення подібних досліджень є забезпечення капілярного транспорту теплоносія в робочу зону, по аналогії з тепловими трубами – зону нагріву. Також, під час проведення досліджень необхідно підтримувати температуру насичення на одному рівні. Саме в таких умовах проведено найменшу кількість досліджень, серед усіх що представлені в літературі. Особливо це стосується металоволокнистих структур. Другий розділ присвячено визначенню коефіцієнтів рідинної проникності зразків металоволокнистих пористих структур вздовж площини войлокування. Представлено схему експериментального стенду та методику проведення досліджень. Хоча визначення коефіцієнтів проникності металоволокнистих капілярних структур (МВКС) в широкому діапазоні параметрів проводились раніше, умови для яких проводились дослідження не в повній мірі відповідають умовам в теплових трубах та парових камерах, а саме, теплоносій в таких пристроях в основному рухається вздовж площини войлокування, а попередні дослідження проводились в умовах коли теплоносій рухається поперек площини войлокування. В результаті було визначено, що напрямок фільтрації рідини через пористий зразок впливає на коефіцієнт рідинної проникності. Було проаналізовано та запропоновано пояснення такого відхилення в результатах. Також було запропоновано залежності для розрахунку коефіцієнта рідинної проникності для умов фільтрації вздовж площини войлокування. У третьому розділі представлено дослідження капілярного напору для зразків металоволокнистих пористих структур в широкому діапазоні структурних характеристик, а саме діаметрів волокон та пористостей. Дослідження капілярного напору проводились для зразків пористої структури з діапазоном значень пористості від 60% до 90%, для діаметрів волокон від 10 до 50 мкм. Виявлено вплив напрямку фільтрації на коефіцієнт проникності за рахунок порівняння з опублікованими результатами подібних досліджень. Вперше було помічено, що залежність транспортних характеристик можна описувати відносно ефективного діаметру пор. Тобто результати однакові для зразків з однаковим ефективним діаметром пор, не зважаючи на те, що зразки виготовлені з волокон з різним діаметром та мають різні значення пористості. У четвертому розділі представлено результати визначення коефіцієнтів тепловіддачі в залежності від режимних, структурних та геометричних факторів. В даній роботі, автором запропоновано конструкцію експериментального стенду, за допомогою якого можливе наближення до умов функціонування двофазних систем, а саме парових камер, як найбільш перспективного на даний час методу термостабілізації портативного електронного обладнання. Основним типом КС для вивчення було обрано металоволокнисту структуру, що за результатами попередніх досліджень має переваги відносно інших типів пористих структур та не досліджена в умовах функціонування що наближені до умов теплових труб чи парових камер. Крім того, цей тип пористої структури добре вивчено в широкому діапазоні параметрів в умовах кипіння у великому об’ємі при атмосферному тиску, що дає можливість порівняння результатів та проведення верифікації методики проведення. Крім того, для порівняння ефективності тепловіддачі, було виготовлено декілька зразків зі спеченого порошку. В результаті порівняння було виявлено, що ефективність тепловіддачі на порошкових капілярних структур (ПКС) вища ніж для МВКС в умовах кипіння у великому об’ємі (ВО) та в умовах капілярного транспорту, проте граничні густини теплових потоків для МВКС мали вище значення на 12-96%. Зі зниженням температури насичення, ефективність тепловіддачі для зразків зі спеченого порошку була нижча, ніж для зразків з МВКС. Граничні густини теплових потоків зразків виготовлених з металовойлоку також перевищували значення отримані для зразків порошкових КС. В результаті було досліджено 25 зразків МВКС з діаметрами волокон від 10 до 50 мкм, в діапазоні значень пористості від 60 до 85%, з товщинами 0.3 та 0.5мм. Кожен зразок тестувався в умовах кипіння у ВО при атмосферному тиску, а також в умовах капілярного транспорту при температурах насичення 100С, 65С та 50С. Рідина що використовувалась в дослідженнях – дистильована вода. П’ятий розділ присвячено розробці фізичної моделі пароутворення на пористих структурах та узагальненню отриманих даних. В результаті візуальних спостережень за зразками в ході основних досліджень, та співставлення їх зі значеннями температур, вперше було запропоновано класифікувати процеси пароутворення на КС в умовах капілярного транспорту за стадіями, з описанням цих стадій та можливими причинами їх виникнення. Візуальні спостереження проводились як для порошкових структур так і для металоволокностих. Якісно результати спостережень на них не відрізнялись, з чого можна висловити припущення, що аналогічним чином себе поводять інші види пористих структур з аперіодичною будовою. Було отримано критеріальні залежності виду Nu=f(Re) для різних температур насичення, що описують експериментальні точки з максимальним відхиленням ±30%. Також було проаналізовано залежність максимальної густини теплового потоку від структурних хпрактеристик пористої структури. Вперше було помічено, що на граничне значення густини теплового потоку впливають значення ефективного діаметру пор зразка, а не параметри волокон з якого його виготовлено. Проте слід зазначити, що в даному дослідження, для всіх зразків, використовувались волокна однієї довжини, що становила 3мм. Матеріали дисертаційної роботи поглиблюють розуміння процесів пароутворення що відбуваються в умовах наближених до функціонування двофазних теплопередаючих систем. Матеріали дисертаційної роботи ВПРОВАДЖЕННЯ Робота пов`язана з виконанням досліджень в рамках проекту Національного фонду досліджень України № 2020.02/0357 «Розвиток теплофізичних та конструктивно-технологічних основ підвищення ефективності охолодження приймально-передавальних модулів радіолокаційних станцій». 2020-2022 (з призупиненням у 2022 р. та продовженням у 2023 через форс-мажорні обставини) Результати роботи також впроваджено в НАУКОВОВПРОВАДЖУВАЛЬНА ФІРМА ТЕПЛОВІ ТЕХНОЛОГІЇ у 2021р.Документ Відкритий доступ Енергетичні показники динамічних режимів будівлі та інженерних систем(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023) Яценко, Олена Ігорівна; Дешко, Валерій ІвановичЯценко О.І. Енергетичні показники динамічних режимів будівлі та інженерних систем. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 144 Теплоенергетика. – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» Міністерства освіти і науки України, м. Київ, 2023. У вступі дисертації висвітлено актуальність теми дослідження на сьогоднішній день та зв'язок роботи з науковими програмами, планами і темами. Сформульовано мету, наукове завдання, об'єкт, предмет та методи дослідження, визначено наукову новизну та практичне значення отриманих результатів, що підтверджене актами впровадження результатів, представлено дані про апробацію дисертації та наявні публікації з окресленням особистого внеску здобувача. У першому розділі дисертації проведено огляд та аналіз сучасних даних щодо енергетичного стану будівельного сектору країни, розглянуто будівлю як складну енергетичну систему та проаналізовано сучасні підходи до визначення її енергетичних показників та актуальні тенденції підвищення її енергоефективності, наведено літературний огляд з питань організації режимів роботи інженерних систем, де окреслено основні фактори які впливають на вибір оптимального режиму роботи системи опалення та вентиляції. Підвищення енергоефективності будівельного сектору є пріоритетним напрямом та однією з умов досягнення сталого розвитку України. Окрім утеплення огороджувальних конструкцій та оновлення інженерного обладнання будівель, важливим етапом при підвищенні енергоефективності є врахування впливу експлуатаційного режиму. Щоденна взаємодія людей з інженерними системами є основою експлуатаційного режиму будівлі. Тож якісний підхід до оцінки ефекту від регулювання інженерних систем має розглядати динамічну поведінку будівлі ‒ вплив коливання зовнішніх та внутрішніх факторів на температурний режим всередині. Такі підходи реалізуються за допомогою спеціалізованого програмного забезпечення, яке дозволяє проводити достатньо точний аналіз енергетичних показників та теплового стану будівлі у часі. У другому розділі дисертації наведені методики визначення енергетичних показників динамічних режимів будівель, які включають розробку енергетичних моделей на базі спеціалізованих програм та експериментальні підходи для оцінки показників теплового комфорту всередині будівель. Представлено три авторські енергетичні моделі, дві з яких створені на базі програмного продукту EnergyPlus та одна – на базі Ansys Fluent. Також, описано методики проведення двох експериментальних досліджень: динаміки зміни внутрішньої температури та динаміки зміни концентрації CO2 за переривчастого режиму опалення приміщень. Створені енергетичні моделі житлового приміщення та громадської будівлі враховують взаємодію інженерних систем та оболонки при врахуванні впливу динамічних факторів всередині та ззовні. До внутрішніх факторів відносяться ті, що пов’язанні з діяльністю людей (присутність та активність людей, рівень використання електричного обладнання та освітлення), до зовнішніх – ті що пов’язані зі зміною кліматичних умов (зовнішня температура, сонячна активність та швидкість вітру). CFD-модель житлової кімнати призначена для визначення енергетичних показників роботи підсистеми тепловіддачі та налаштована для роботи як в стаціонарному так і в нестаціонарному режимах. За переривчастого режиму опалення було проведено експериментальне дослідження динаміки зміни внутрішньої температури у кімнатах квартири шляхом моніторингу. Польові виміри динаміки зміни концентрації CO2 були проведені у тих же приміщеннях з метою дослідження фактичної кратності повітрообміну. Обробка експериментальних даних проводилася за методом, що ґрунтується на основі балансів повітряних потоків та концентрацій СО2. У третьому розділі дисертації проведено аналіз впливу режимів роботи інженерних систем на енергетичні показники досліджуваних приміщень на основі моделей, створених у програмному середовищі EnergyPlus. Представлено результати експериментальних досліджень, які застосовані в енергетичних моделях. Шляхом моделювання оцінено вплив сонячних теплонадходжень та режиму повітрообміну на енергетичні показники житлового приміщення. Наведено результати аналізу енергетичної ефективності застосування переривчастого режиму опалення для житлового приміщення та громадської будівлі. Результати експерементальних досліджень дозволили визначити фактичну динаміку зміни внутрішньої температури, концентрації CO2 та рівня повітрообміну в години використання та невикористання приміщень під впливом експлуатаційних характеристик та погодних умов. Вплив радіаційної складової сонячних теплонадходжень на тепловий стан приміщень квартири за різної орієнтації огороджувальних конструкцій за сторонами світу було досліджено шляхом аналізу результатів енергетичного моделювання теплового навантаження та температури на внутрішніх поверхнях зовнішніх та внутрішніх стін кімнат для двох режимів роботи системи опалення: постійного та переривчастого. Аналіз впливу повітрообміну на енеретичні показники проводився на базі ряду підходів до задання повітрообміну всередині жилових приміщень, згідно норм, рекомендованих діючими стандартами (ASHRAE Std 62.2-2019, EN 16798-1:2019 та українським ДБН В.2.2-15:2019), та за результатами експерементального дослідження фактичної кратності у приміщеннях. Враховання динаміки повітрообміну призвело до підвищення середньодобової температури в приміщенні приблизно на 1-1,5C, порівняно з використанням постійних значень кратності, рекомендованих чинними стандартами при енергетичних розрахунках. В ході дослідження потенціалу енергозбереження при використанні різних варіантів переривчастого режиму опалення було визначено питому надбавку до теплового навантаження, яка за температурного режиму 15-18 C у громадській будівлі знаходилась на рівні 1,2. Аналіз річного енергоспоживання у житловому приміщенні показав, що застосування переривчастого режиму опалення призведе до 16,4% економії теплової енергії. У четвертому розділі дисертації на базі CFD-моделювання визначалися енергетичні показники роботи підсистеми тепловіддачі. Представлено результати дослідження швидкості розігріву та охолодження приміщення при застосуванні переривчастого режиму опалення. На базі створеної моделі було проаналізовано складову загальної ефективності, яка відповідає за вертикальний профіль розподілення температури повітря у приміщенні. Моделювання гідродинамічних процесів у досліджуваному приміщенні проводилося у стаціонарному та нестаціонарному режимах. Результати свідчать про те, що за однакової температури радіатора повітря у приміщення охолоджується швидше ніж нагрівається. При енергетичних розрахунках втрат теплоти в підсистемі тепловіддачі за ДСТУ Б А.2.2-12:2015 припускається, що температури в робочій зоні та внутрішня середньооб’ємна однакові та рівномірно розподілені у приміщенні. Для аналізу тепловтрат спричинених неоднорідністю розподілення внутрішньої температури, на базі CFD-моделі кімнати було досліджено коефіцієнти, що відповідають за вертикальний профіль розподілення температури повітря. Даний підхід дозволив провести якісну оцінку коефіцієнтів, що враховують вплив температурного напору та питомі тепловтрати через зовнішні огороджувальні конструкції. Результати досліджень передано до використання ГО "Асоціація енергоаудиторів України", ДП «Державний науково-дослідний інститут будівельних конструкцій», а також використовуються в навчальному процесі при підготовці студентів навчально-наукового інституту атомної та теплової енергетики «КПІ» ім. Ігоря Сікорського на кафедрі «Теплової та альтернативної енергетики». Практичне значення одержаних результатів підтверджується актами впровадження результатів досліджень.Документ Відкритий доступ Оцінювання впливу поведінково-експлуатаційних факторів на рівень енергоефективності будівлі за допомогою динамічного моделювання(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2024) Голубенко, Олександр Олександрович; Дешко, Валерій ІвановичГолубенко О.О. Оцінювання впливу поведінково-експлуатаційних факторів на рівень енергоефективності будівлі за допомогою динамічного моделювання – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 144 Теплоенергетика. – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» Міністерства освіти і науки України, м. Київ, 2024. У вступі дисертації висвітлено актуальність теми дослідження на сьогоднішній день та зв'язок роботи з науковими програмами, планами і темами. Сформульовано мету, наукове завдання, об'єкт, предмет та методи дослідження, визначено наукову новизну та практичне значення отриманих результатів, представлено дані про апробацію дисертації та наявні публікації з окресленням особистого внеску здобувача. Перший розділ дисертації присвячено аналізу теоретичних аспектів енергоефективності будівель. Розглянуто ряд ключових нормативних документів що регулюють енергетичну ефективність будівель в Україні та в Європейському Союзі. Також, проведено аналіз ряду міжнародних системи зеленої сертифікації будівель та програм з енергетичного моделювання будівель. За результатами аналізу програм з енергетичного моделювання будівель обрано DesignBuilder як основний документ для подальшого дослідження. Висвітлено основні напрямки сучасних досліджень у галузі енергоефективності будівель. В Україні дослідженню енергоефективності будівель останніми роками присвячено багато наукових робіт, зокрема щодо впливу технічних покращень на енергоефективність будівель, а також дослідження теплового комфорту перебування в приміщеннях. Особливу увагу приділено дослідженню тепловтрат через огороджувальні конструкції, а також параметричному аналізу впливу зовнішніх і внутрішніх факторів на енергоефективність будівель. Закордонні дослідження, зокрема в Європі та США, зосереджуються на пасивних будівлях і будівлях з нульовим споживанням енергії. Іншими популярними темами також є економічний аналіз при впровадження заходів з енергозбереження та вплив поведінки людей, що використовують будівлю на рівень енергоспоживання. Дослідження охоплюють всі типи будівель, проте левова частина досліджень присвячена саме житловому фонду, оскільки саме ця група споживачів споживає найбільше енергії серед будівель. Огляд наукових робіт показує, що проблема енергоефективності та комфортності перебування в будівлях з частковою зайнятістю залишається недостатньо висвітленою, що робить її перспективною темою для подальших досліджень. Другий розділ дисертації присвячений опису об’єкту дослідження – будівлі школи в Івано-Франківській області. Надано характеристику архітектурним особливостей, огороджувальних конструкцій, графіку експлуатації та інших особливостей досліджуваної будівлі. Також, надане пояснення, як в роботі отримані результати узагальнюються на інші будівлі шкіл. Надалі в розділі надається більш детальний опис обраної програми з енергетичного моделювання будівель. Описуються принцип роботи, основні вхідні дані, та переваги використання кліматичної бази IWEC. Детально описана математична модель, якою розрахункове ядро (EnergyPlus) оперує для обробки даних. Також, надані числові значення основних параметрів моделі в DesignBuilder, та проведено її верифікацію. Базова модель використана для оцінки впливу підвищення рівня теплоізоляції будівлі до вимог ДБН 2.6-31 2016 року та ДБН 2.6-31 2021. За допомогою динамічного моделювання встановлено, що це дозволяє знизити споживання енергії на опалення на 48,9% та 55% відповідно, при доведені всіх огороджувальних конструкцій до мінімальних вимог. Третій розділ присвячено комплексній оцінці впливу варіативності режимів опалення на загальне енергоспоживання, тепловий комфорт, а також їх вплив на необхідну потужність систем опалення в шкільних будівлях. Виявлено, що використання режиму опалення з провалом на 4 ℃ в неробочі години дозволяє заощадити від 23% до 27% енергії на опалення порівняно з постійним опаленням, в залежності від рівня теплового захисту будівлі. Встановлено, що регулювання з аналогічним провалом, але за розкладом шкільних занять дозволяє додатково заощадити 1,8-4,2% в порівнянні з режимом описаним вище. За результатами моделювань встановлено, що впровадження режимів опалення з провалом вимагає збільшення потужності системи опалення для компенсації періоду різкого переходу від пониженої температури до робочої. Виявлено, що при утеплені будівлі з одночасним введенням одного з графіків опалення з провалом, необхідна потужність системи опалення не перевищує аналогічний показник для постійного опалення в випадку неутепленої будівлі, що робить комплексне впровадження утеплення та режиму з провалом одночасно дуже перспективним заходом з енергозбереження. Для аналізу впливу регулювання за розкладом шкільних занять на комфортність перебування дітей в приміщенні розглядається параметр PMV. В розділі йому наданий детальний опис. Надалі, обрано кутове приміщення, що контактує, в один з навчальних днів, з класом який не експлуатується на протязі всього дня, таким чином, досліджуючи варіант «найгіршого сценарію» робиться висновок про вплив режиму на термічний комфорт. Результати моделювань показують, що значної різниці параметру PMV в порівнянні з режимом з провалами в неробочі години не спостерігається. З описаного вище аналізу робиться висновок, що регулювання за розкладом шкільних занять є перспективним заходом з енергозбереження, хоча й зазначається, що реалізація такого заходу є набагато більш складною за два інші описані графіки опалення. Четвертий розділ аналізує експлуатацію будівлі школи в умовах неповної зайнятості. З метою дослідження з усієї будівлі було виокремлено кластер з п’яти приміщення, серед яких планується експлуатувати три. Кластер має форму хреста, що дозволяє розглянути наступні конфігурації розміщення приміщень, що експлуатуються: горизонтальне, вертикальне, кутове з контактом з дахом (але без контакту з підлогою по ґрунту) та кутове з контактом з підлогою по ґрунту (але без контакту з дахом). Сама ж будівля школи розглядається у законсервованому вигляді, тобто систему опалення не експлуатують, а обігрів приміщень забезпечується індивідуальними електронагрівачами. Першочергово розглядався графік опалення при якому в неробочі години опалення вимикалось повністю, для максимальної економії енергії. Дослідження річного споживання енергії конфігурацій розміщення приміщень показало, що найефективнішим є вертикальне розміщення приміщень, що експлуатуються, будучи на 8,5% більш ефективною за найближчу по споживанню кутову конфігурацію та на 22% за горизонтальну. Аналіз комфортності для найхолоднішої доби досліджуваного року показав, що вертикальне розміщення є найбільш ефективним і з точки зору цього параметру. Динаміка зміни температури на графіках наштовхнула на думку що програма можливо розрахувала надто потужну систему опалення що підтвердилось результатами моделювань: потужність, що була розрахована програмою становила близько 10 кВт на приміщення. Для оцінки можливості запровадження такого режиму експлуатації будівлі в реальних умовах, було промодельовано нормальний режим експлуатації для випадку неутепленої будівлі, і потужність розраховану в таких умовах було встановлено в модель неповної зайнятості школи, та проведено повторний аналіз комфорту. Система опалення наближена до реальною не змогла задовільнити комфортні умови ні за переривчастого графіку опалення, ні за графіку з провалами ні за постійного. Температура повітря в приміщеннях за постійного графіку опалення навіть для випадку будівлі з огороджувальними конструкціями доведеними до сучасних нормативних умов, в досліджувану добу не перевищувала 12 ℃ в найкращому випадку. Надалі, для вирішення ситуації було розглянуто поліпшення: різний рівень утеплення внутрішніх стін та підвищення потужності опалення; в самому приміщенні, а також введення опалення в сусідніх приміщеннях для компенсації низької середньої радіаційної температури, що виникала в попередніх моделюваннях. Заходи з опалення сусідніх приміщень, не лише не допомогли досягнути комфортних умов, але й значно підвищували споживання енергії, що виключило їх доцільність. Надалі було проведено ряд моделювань для встановлення мінімальної рекомендованої потужності опалювальних приладів при впроваджені режиму неповної зайнятості будівлі, та отримані наступні результати: для неутепленої будівлі – 33,14 Вт/м3 ; для будівлі з огороджувальними конструкціями, що відповідають мінімальним вимогам ДБН 2.6-31 2016 – 24 Вт/м3 ; мінімальним вимогам ДБН 2.6-31 2021 – 22,57 Вт/м3 . Для дослідження впливу утеплення внутрішніх стін на комфортність перебування в приміщеннях за умови неповної зайнятості, було розглянуто утеплення мінеральною ватою з кроком 2 см, і хоча утеплення позитивно впливало на показник PMV, 100% комфортних умов для всього опалювального періоду не вдалось досягти ,навіть, при утепленні внутрішніх стін на рівні з сучасними вимогами до опору теплопередачі зовнішніх огороджуючих конструкцій, сказалась нестача потужності опалення. При дослідженні було помічено, що зі зростанням рівня теплового захисту приміщень, сонячні теплонадходження дозволяли частково компенсувати нестачу потужності опалення, що було помітно по відносно високих значеннях температури повітря та середньої радіаційної температури в приміщеннях, виходячи з чого було запропоновано змістити графік навчання на 2 години вперед. Це позитивно вплинуло на комфорт в робочі години, хоча й не вирішило проблему. Аналіз енергоспоживання описаних вище заходів показав, що при збільшення потужності системи опалення для забезпечення комфортних умов, споживання енергії зросло на 77%. Варіанти з опаленням сусідніх приміщень показали зростання споживання на 100-200%, при цьому не задовільнивши комфорт. Ізоляція внутрішніх стін енергоспоживання знизила, проте комфортних умов на протязі всього опалювального періоду досягнути не вдалось.Документ Відкритий доступ Оцінювання енергоефективності будівлі дошкільного навчального закладу в умовах забезпечення теплового комфорту(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2024) Сапунов, Анатолій Олександрович; Дешко, Валерій ІвановичСапунов А.О. Оцінювання енергоефективності будівлі дошкільного навчального закладу в умовах забезпечення теплового комфорту – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 144 Теплоенергетика. – Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського” Міністерства освіти і науки України, м. Київ, 2024. У вступі дисертації висвітлено актуальність теми дослідження на сьогоднішній день та зв᾽язок роботи з науковими програмами, планами і темами. Сформульовано мету, наукове завдання, об᾽єкт, предмет та методи дослідження, визначено наукову новизну та практичне значення отриманих результатів, що підтверджене актами впровадження результатів, представлено дані про апробацію дисертації та наявні публікації з окресленням особистого внеску здобувача. Перший розділ дисертації присвячений аналізу теоретичних аспектів енергоефективності будівель, що є фундаментальною складовою сучасної архітектури та будівництва. Висвітлені основні засади їх енергоефективності, такі як теплоізоляція та енергозберігаючі матеріали, енергоефективні системи опалення та кондиціювання, енергоефективне освітлення, використання відновлювальних джерел та поведінка користувачів і їхній вплив на енергоспоживання. Розглянуто вимоги до нового будівництва та реконструкції будівель з метою досягнення високих стандартів енергоспоживання у світлі українського законодавства у сфері енергоефективності. В сучасному світі особлива увага приділяється застосуванню комп᾽ютерного моделювання для ефективності будівель. Цей метод використовується як надійний спосіб оцінки енергоспоживання та потенційного зниження вуглецевих викидів в атмосферу. Серед ключових програмних продуктів, які знаходять застосування в цій сфері, можна виділити EnergyPlus, eQUEST, TRNSYS, DesignBuilder, IDA ICE, та DIALux. Ці інструменти розроблені з урахуванням високих європейських стандартів енергомоделювання та дозволяють комплексно аналізувати теплові навантаження, систем опалення, вентиляції, кондиціювання повітря, освітлення, а також інерційні особливості огороджувальних конструкцій. В Україні ці методи набувають популярності, сприяючи зменшенню вуглецевого сліду та економії енергоресурсів. Впровадження таких технологій відкриває нові можливості для розробки проєктів будівель та їхньої модернізації з метою досягнення високих показників енергоефективності. Висвітлено сучасні дослідження у галузі енергоефективності та забезпечення умов комфорту в будівлях, необхідність термомодернізації житлового фонду в Україні для відповідності підвищеним вимогам стандартів. Розглянуто різноманітні підходи для забезпечення енергоефективності та комфорту, включаючи застосування передових програм для моделювання енергетичних характеристик будівель, що дозволяє оптимізувати проєкти будівель з метою досягнення найкращих показників енергоспоживання та теплового комфорту. Особлива увага приділяється потребам особливо чутливих груп населення, таких як дітей та літніх людей, у контексті створення оптимальних умов проживання. Підкреслюється критична важливість створення оптимальних теплових умов в приміщеннях, що є основним місцем перебування людей. У розділі вивчаються різноманітні методології оцінювання теплового комфорту, зокрема через застосування адаптивних і стаціонарних моделей. Ці моделі дозволяють враховувати особистісні відчуття та фізіологічні відгуки на зміни температурного середовища. Особливо вирізняється модель PMV, розроблена Фангером, яка є ключовою для ідентифікації ідеальних параметрів теплового комфорту, показуючи важливість інтегрованого підходу до проєктування та управління внутрішнім кліматом. У другому розділі дисертації наведені опис об’єкта дослідження, а саме дошкільного навчального закладу в м. Києві. Окрім того, детально розглянуто основні налаштування будівлі з використанням програмного середовища DesignBuilder. Застосування даної програми дозволяє комплексно підійти до вивчення теплових характеристик будівлі згідно стандарту ISO 13788, включаючи оцінку теплових втрат через огороджувальні конструкції та аналіз ризиків конденсації вологи і формування плісняви. Описано, як програмне середовище дозволяє налаштувати детальні параметри приміщення, враховуючи активність людей та термічний опір їхнього одягу, що відіграє вирішальну роль у розрахунку теплового комфорту. Для динамічного моделювання використано кліматичні дані з погодного погодинного файлу IWEC типового метеорологічного року для м. Києва, що виявляють значні коливання температури та сонячної радіації протягом року, і відіграють важливе значення для планування систем опалення, охолодження та енергозабезпечення будівель. Використання даних про глобальну горизонтальну сонячну радіацію і зовнішню температуру повітря дозволяють глибше зрозуміти енергетичні потреби та вплив погодних умов на комфортні умови клімату будівель. Виходячи з кліматичних даних, програма дозволяє оцінити енергетичні потреби та вплив погодних умов на комфорт і споживання енергії. Використання DesignBuilder сприяє глибокому аналізу енергетичної ефективності та теплового комфорту будівлі, дозволяючи розробляти рекомендації для підвищення стандартів ефективності та зниження енергоспоживання. У третьому розділі детально розглянуто вплив термомодернізації, згідно з шведськими енергетичними стандартами, на зменшення енергоспоживання. В ході дослідження порівнюються два сценарії: існуючий стан будівлі та її модернізований варіант із підвищеними показниками теплоізоляції до нормативних стандартів Швеції. Аналіз показує, що модернізація огороджувальних конструкцій дозволяє значно знизити витрати енергії на опалення, що демонструє важливість заходів щодо утеплення будівель. Встановлено, що впровадження переривчастого опалення, одночасно із підвищенням теплового опору конструкцій, призводить до ще більшого зниження енергоспоживання, що підтверджує ефективність такого підходу. Розглянуто вплив зміни функціонального призначення будівлі на її енергетичні потреби, зміна призначення будівлі − дитячого садка на офіс, що значно знижує витрати енергії. Також висвітлено роль присутності людей і необхідність вентиляційних систем у формуванні теплового балансу будівлі, що вказує на необхідність оптимізації систем опалення та вентиляції для досягнення енергетичної ефективності. Дослідження підкреслює значення географічного орієнтування будівлі та врахування сонячних надходжень через віконні конструкції, які можуть істотно покращувати тепловий комфорт внутрішніх приміщень і зменшення додаткового опалення. Завдяки комплексному підходу до модернізації будівлі, що включає утеплення, ефективне використання сонячної енергії та раціональне планування використання приміщень, можна суттєво знизити енергоспоживання та сприяти сталому розвитку міського середовища. Аналіз таких аспектів, як радіаційна температура та вплив географічного орієнтування приміщень, вказує на те, що покращення теплоізоляційних характеристик не тільки знижує енергоспоживання, але й позитивно впливає на сприйняття теплового комфорту людьми. Особливо це стосується приміщень, орієнтованих на південну сторону, де додаткові теплові надходження через вікна сприяють покращенню теплового сприйняття. Результати свідчать про можливість зниження внутрішньої температури без втрати в комфорті, що додатково сприяє економії енергії. Таким чином, врахування факторів теплового комфорту відіграє важливу роль у розробці стратегій енергоефективності та забезпеченні здорового та комфортного середовища для користувачів будівлі. У 4 розділі дослідження зосереджено на аналізі ефекту підвищення енергоефективності експлуатації будівлі у літній період. Вивчення впливу заходів щодо підвищення енергоефективності використання енергії влітку показало, що інтеграція спліт-систем охолодження та опалення є важливою для дошкільних навчальних закладів, де зазвичай відсутні системи охолодження. Дослідження включає розгляд впливу підвищення теплоізоляційних характеристик на рівень споживання енергоресурсів, виходячи з варіантів, які відповідають законодавчим стандартам з енергоефективності Швеції. Аналіз результатів моделювання показує, що вдосконалення теплового захисту огороджувальних конструкцій може значно знизити енергоспоживання на охолодження та опалення, забезпечуючи при цьому необхідний рівень теплового комфорту в приміщеннях. Особливу увагу приділено аналізу динаміки зміни температур як всередині, так і ззовні будівлі, а також впливу орієнтації будівлі на радіаційні температури. Висновки систематичних досліджень підкреслюють необхідність комплексного підходу до вибору теплових захисних технологій та управління температурним режимом, що включає практичне планування та застосування інноваційних рішень для досягнення оптимального балансу між енергоефективністю та тепловим комфортом. Особлива увага приділяється літнім місяцям, коли інтенсивне сонячне випромінювання може призводити до перегріву приміщень, необхідності збільшення витрат на кондиціонування, а також до негативного впливу на здоров᾽я людей. Зокрема, обговорюється необхідність використання пасивних методів, таких як затінення вікон, для зниження енергоспоживання та підвищення комфорту у літні місяці. Використовуючи програмне моделювання DesignBuilder, було оцінено енергетичну потребу на охолодження та енерговитрати освітлення для варіанту з/без затінення, включаючи статичне затінення та рулонні жалюзі. Результати вказують на те, що статичне затінення є найбільш ефективним, і для репрезентативної кімнати знижує енергоспоживання на охолодження на 74,98 кВт∙год порівняно з варіантом без затінення, але при цьому призводить до збільшення енерговитрат на освітлення на 4,63 кВт∙год. Зауважено, що встановлення рулонних жалюзі з внутрішньої сторони може бути найменш ефективним рішенням через збільшення витрат на освітлення та незначне зменшення енергопотреби на охолодження. Оцінено вплив орієнтації вікон та розташування затінення на ефективність зменшення енергопотреби на охолодження. Крім того, аналіз впливу затінення на радіаційну температуру показує, що статичне затінення сприяє зниженню температури в приміщенні, поліпшуючи тепловий комфорт у літній період. Загальні висновки підкреслюють важливість обрання оптимального затінення та орієнтації будівлі для забезпечення енергоефективності та комфортної внутрішньої обстановки. Результати досліджень передано до ДП НДІБК для використання при розробці стандартів з енергоефективності будівлі. Практичне значення одержаних результатів підтверджується актами впровадження результатів досліджень. Створена модель будівлі використовується для технічної розробки за держбюджетної теми «Ексергетичне обгрунтування нестаціонарних режимів та характеристик комбінованого тепло-та холодозабезпечення енергоефективних будівель на основі теплонасосних систем» та державним замовленням “Розроблення інтелектуальної низькотемпературної системи теплозабезпечення будівель на базі конденсаційної модульної котельні” (Розпорядження Кабінету Міністрів України від 29 вересня 2023 р. № 872 р “Про затвердження переліку науково-технічних (експериментальних) розробок в рамках виконання державного замовлення на найважливіші науково-технічні (експериментальні) розробки та науково-технічну продукцію у 2023 році”.