inbureИзвестия вузов. Инвестиции. Строительство. НедвижимостьIzvestiya vuzov. Investitsii. Stroitelstvo. Nedvizhimost2227-29172500-154XIrkutsk National Research Technical University10.21285/2227-2917-2025-3-501-515RCDNSSinbure-352Research ArticleСТРОИТЕЛЬСТВОCONSTRUCTIONПовышение эффективности систем создания микроклиматаImproving the efficiency of microclimate creation systemshttps://orcid.org/0000-0001-5460-4780СаввинН. Ю.SavvinN. Yu.

Саввин Никита Юрьевич, к.т.н., доцент кафедры теплогазоснабжения и вентиляции

308012, г. Белгород, ул. Костюкова, 46

Author ID: 1108836

Nikita Yu. Savvin, Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor of The Department Heat and Gas Supply and Ventilation

46, Kostyukova St., Belgorod 308012

Author ID: 1108836

n-savvin@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8677-256XИльинаТ. Н.IlyinaT. N.

Ильина Татьяна Николаевна, д.т.н., профессор кафедры теплогазоснабжения и вентиляции

308012, г. Белгород, ул. Костюкова, 46

 

Tatyana N. Ilyina, Dr. Sci. (Eng.), Professor of The Department of Heat and Gas Supply and Ventilation

46, Kostyukova St., Belgorod 308012

 

ilinatat50@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8973-9271ЛесовикР. В.LesovikR. V.

Лесовик Руслан Валерьевич, д.т.н., профессор кафедры строительное материаловедение, изделия и конструкции

308012, г. Белгород, ул. Костюкова, 46

Author ID: 367491

Ruslan V. Lesovik, Dr. Sci. (Eng.), Professor of The Department of Construction Materials Science, Products and Structures

46, Kostyukova St., Belgorod 308012

Author ID: 367491

ruslan_lesovik@mail.ruШевцоваА. Г.ShevtsovaA. G.

Шевцова Анастасия Геннадьевна, д.т.н., профессор кафедры эксплуатации и организации движения автотранспорта

308012, г. Белгород, ул. Костюкова, 46

Author ID: 640475

Anastasia G. Shevtsova, Dr. Sci. (Eng.), Professor of the Department Operation and Organization of Vehicle Traffic

46, Kostyukova St., Belgorod 308012

Author ID: 640475

ido@bstu.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9907-6923КиреевВ. М.KireevV. M.

Киреев Виталий Михайлович, к.т.н., доцент кафедры теплогазоснабжения и вентиляции

308012, г. Белгород, ул. Костюкова, 46

Author ID: 731062

Vitaly M. Kireev, Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor of the Department of Heat and Gas Supply and Ventilation

46, Kostyukova St., Belgorod 308012

Author ID: 731062

vit31rus@mail.ruБелгородский государственный технологический университетРоссияBelgorod State Technological University named after V.G. ShukhovRussian Federation202513102025153501515Copyright © Саввин Н.Ю., Ильина Т.Н., Лесовик Р.В., Шевцова А.Г., Киреев В.М., 20252025Саввин Н.Ю., Ильина Т.Н., Лесовик Р.В., Шевцова А.Г., Киреев В.М.Savvin N.Y., Ilyina T.N., Lesovik R.V., Shevtsova A.G., Kireev V.M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://inbure.elpub.ru/jour/article/view/352

Работа посвящена исследованию эффективности работы конденсаторной установки холодильной машины с использованием частотных преобразователей для регулирования скорости вращения вентиляторов. Исследование направлено на повышение энергетической эффективности системы за счет оптимизации режимов работы вентиляторов и поддержания стабильной температуры хладагента на выходе из конденсатора. Проведенное моделирование демонстрирует, что функционирование одного вентилятора на предельной частоте может быть сопоставимо по эффективности охлаждения с работой нескольких вентиляторов на меньших скоростях. Такой результат свидетельствует о возможности снижения энергопотребления при использовании частотных преобразователей для регулирования работы вентиляторов. В статье рассмотрен принцип работы автономного инвертора напряжения, применяемого для генерации синусоидального выходного сигнала, а также особенности реализации векторной широтноимпульсной модуляции. Описаны ключевые этапы моделирования – формирование управляющих сигналов, расчет временных интервалов коммутации обмоток двигателя и преобразование координат из трехфазной системы в двухфазную систему координат α и β. Приведена структура блоков формирователей секторов и пространственный вектор напряжений, полученный в результате моделирования. Результаты моделирования показали эффективность предложенных методов для повышения качества выходного напряжения и улучшения характеристик работы вентиляционных систем. Исследование имеет практическое значение для проектирования и модернизации систем управления вентиляторами конденсаторов холодильных установок, способствуя снижению энергопотребления и повышению надежности оборудования. Статья написана на базе Центра Высоких Технологий Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова.

The work is devoted to the study of the efficiency of the condenser unit of a refrigeration machine using frequency converters to regulate the rotation speed of fans. The research is aimed at increasing the energy efficiency of the system by optimizing the operating modes of the fans and maintaining a stable temperature of the refrigerant at the outlet of the condenser. The simulation demonstrates that the operation of one fan at the maximum frequency can be comparable in terms of efficiency with the operation of several fans at lower speeds. This result indicates the possibility of reducing energy consumption when using frequency converters to regulate fan operation. The article discusses the principle of operation of an autonomous voltage inverter used to generate a sinusoidal output signal, as well as the implementation features of vector pulse width modulation. The key stages of modeling are described – the formation of control signals, the calculation of time intervals for switching motor windings and the transformation of coordinates from a three-phase system to a two-phase coordinate system α and β. The structure of the sector shaper blocks and the spatial stress vector obtained as a result of the simulation are presented. The simulation results have shown the effectiveness of the proposed methods to increase the quality of the output voltage and improve the performance of ventilation systems. The study is of practical importance for the design and modernization of fan control systems for condensers in refrigeration units, contributing to lower energy consumption and increased equipment reliability. The article was written on the basis of the Center for High Technologies of the Belgorod State Technological University named after V.G. Shukhov.

холодильные комплексыэнергоэффективностьконденсаторный узелрежимы работы вентиляторов конденсаторовпреобразователь частоты для регулирования частотой вращения вентиляторовrefrigeration complexesenergy efficiencycondenser unitoperating modes of condenser valvesfrequency converter for regulating the rotational speed of the valvesReferencesДюпон Ж.-Л., Домански П., Лебрен Ф., Циглер Ф. Роль холода в мировой экономике. 38-я Информационная записка МИХ по холодильным технологиям (июнь 2019 г.) // Холодильная техника. 2020. № 5. С. 6–13. EDN: UAYIIY.Dyupon Zh.-L., Domanski P., Lebren F., Tsigler F. The Role of Refrigeration in the Global Economy. 38th IIR Information Note on Refrigeration Technologies (June 2019). Refrigeration Technology. 2020;5:6-13. (In Russ.). EDN: UAYIIY.Саввин Н.Ю., Гарбузов Д.Д. Математическое моделирование преобразователя частоты с пространственно-векторной широтно-импульсной модуляцией // Вестник кибернетики. 2023. Т. 22. № 2. С. 46– 58. https://doi.org/10.35266/1999-7604-2023-2-46-58. EDN: SGDZER.Savvin N.Yu., Garbuzov D.D. Mathematical Simulation of Frequency Converter with Space Vector Pulse Width Modulation. Proceedings in Cybernetics. 2023;22(2):46-58. (In Russ.). https://doi.org/10.35266/1999-7604-2023-2-46-58. EDN: SGDZER.Кущев Л.А., Саввин Н.Ю. Тепловизионные исследования оригинальной пластины теплообменника // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В. Г. Шухова. 2021. № 1. С. 38–45. https://doi.org/10.34031/2071-7318-2021-6-1-38-45. EDN: JCGTZO.Kuschev L.A., Savvin N.Yu. Thermal Imaging Studies of the Original Heat Exchanger Plate. Bulletin of Belgorod State Technological University Named After. V. G. Shukhov. 2021;1:38-45. (In Russ.). https://doi.org/10.34031/2071-7318-2021-6-1-38-45. EDN: JCGTZO.Азизов. Д., Сайдиев Ф. Основы холодильной техники и технического обслуживания холодильных систем. Ташкент: Baktria press, 2017. 176 с.Azizov. D., Saidiev F. Fundamentals of Refrigeration Engineering and Maintenance of Refrigeration Systems. Tashkent: Baktria Press, 2017. 176 p. (In Russ.).Саввин Н.Ю., Гарбузов Д.Д. Исследование эффективности охлаждения пластинчатого теплообменника конденсатора промышленной холодильной машины при различных скоростях вращения вентиляторов // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2023. № 10. С. 42–56. https://doi.org/10.34031/2071-7318-2023-8-10-42-56. EDN: FLWLIB.Savvin N.Tu., Garbuzov D.D. Investigation of the Cooling Efficiency of the Plate Heat Exchanger of the Condenser of an Industrial Refrigeration Machine at Different Fan Speeds. Bulletin of Belgorod State Technological University Named After. V. G. Shukhov. 2023;10:42-56. (In Russ.). https://doi.org/10.34031/2071-7318-2023-8-10-42-56. EDN: FLWLIB.Ильина Т.Н., Саввин Н.Ю., Аверкова О.А., Логачев К.И. Возобновляемые и вторичные источники энергии инженерных систем при эксплуатации и реконструкции зданий и сооружений // Вестник Евразийской науки. 2023. Т. 15. № 4. С. 1–12. EDN: ENJZMH.Ilina T.N., Savvin N.Yu., Averkova O.A., Logachev K.I. Renewable and Secondary Energy Sources Of Engineering Systems in the Operation and Reconstruction of Buildings and Structures. The Eurasian Scientific Journal. 2023;15(4):1-12. (In Russ.). EDN: ENJZMH.Виноградов А.Б., Коротков А.А. Алгоритмы управления высоковольтным многоуровневым преобразователем частоты. Иваново: Ивановский государственный энергетический университет им. В.И. Ленина, 2018. 184 с. EDN: UTVMTV.Vinogradov A.B., Korotkov A.A. Control Algorithms for a High-Voltage Multilevel Frequency Converter. Ivanovo: Ivanovo State Power Engineering University named after V.I. Lenin, 2018. 184 p. (In Russ.).Лунева С.К. Моделирование процессов тепломассопереноса в программной среде SolidWorks/FlowSimulation // Технико-технологические проблемы сервиса. 2018. № 2. С. 27–31. EDN: XQCQRV.Luneva S.K. Modeling of Heat and Mass Transfer Processes in the Software Environment SolidWorks/Flowsimulation. Tekhniko-tekhnologicheskie problemy servisa. 2018;2:27-31. (In Russ.). EDN: XQCQRV.Ильина Т.Н., Саввин Н.Ю., Аверкова О.А., Логачев К.И. Цифровой двойник инженерных систем общественного здания // Вестник Евразийской науки. 2024. Т. 16. № 6. С. 1–11. EDN: WIIZJG.Ilina T.N., Savvin N.Yu., Averkova O.A., Logachev K.I. Digital Twin of Public Building Engineering Systems. The Eurasian Scientific Journal. 2024;16(6):1-11. (In Russ.). EDN: WIIZJG.Попов А.Ю. Моделирование распределения воздушного потока в программном комплексе SolidWorks Flow Simulation // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. 2017. № 3-3. С. 74–77. EDN: YFMCBP.Popov A.Yu. Simulating Air Flow Distribution in Solidworks Flow Simulation Software. Aktualnye problemy gumanitarnykh i estestvennykh nauk. 2017;3-3:74-77. (In Russ.). EDN: YFMCBP.Соловьёв А.Н., Глазунова Л.В. Моделирование процесса охлаждения элементов радиоэлектронной аппаратуры в SolidWorks // Вестник Донского государственного технического университета. 2010. Т. 10. № 4. С. 466–473. EDN: NBRXPZ.Soloviev A.N., Glazunova L.V. Simulation of Electronic Equipment Elements Cooling In SolidWorks. Vestnik Donskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. 2010;10(4):466-473. (In Russ.). EDN: NBRXPZ.Саввин Н.Ю. Математическое моделирование жизненного цикла инженерных систем здания // Инженерные системы и сооружения. 2024. № 4. С. 15–23. https://doi.org/10.36622/2074-188X.2024.34.62.002. EDN: CVDXBN.Savvin N.Yu. Mathematical Modeling of the Life Cycle of Building Engineering Systems. Inzhenernye sistemy i sooruzheniya. 2024;4:15-23. (In Russ.). https://doi.org/10.36622/2074-188X.2024.34.62.002. EDN: CVDXBN.Коркодинов Я.А. Обзор семейства k–ε моделей для моделирования турбулентности // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение, материаловедение. 2013. Т. 15. № 2. С. 5–16. EDN: QYXPQP.Korkodinov Ia.A. The Review of Set of k–ε Models for Modeling Turbulence. Bulletin of Perm National Research Polytechnic University. Mechanical Engineering, Materials Science. 2013;15(2):5-16. (In Russ.). EDN: QYXPQP.Корниенко Ф.В. Увеличение эффективности испарительного конденсатора компрессионных холодильных машин // Инженерный вестник Дона. 2012. № 3. С. 231–234. EDN: PJZWLR.Kornienko F.V. Increasing the Efficiency of the Evaporative Condenser of Compression Refrigeration Machines. Engineering Journal of Don. 2012;3:231-234. (In Russ.). EDN: PJZWLR.Саввин Н.Ю., Лесовик Р.В., Ильина Т.Н. Повышение эффективности систем теплоснабжения // Строительство и архитектура. 2025. Т. 13. № 2. С. 1–3. https://doi.org/10.29039/2308-0191-2025-13-2-3-3. EDN: KLWBDJ.Savvin N.Yu., Lesovik R.V., Ilina T.N. Improving the Efficiency of Heating Systems. Construction and Architecture. 2025;13(2):1-3. (In Russ.). https://doi.org/10.29039/2308-0191-2025-13-2-3-3. EDN: KLWBDJ.Кореньков Е.В. Применение частотного регулирования в системах вентиляции для повышения энергоэффективности // Вестник магистратуры. 2022. № 2-2. С. 32–34. EDN: LKSLVR.Korenkov E.V. Application of Frequency Control in Ventilation Systems to Improve Energy Efficiency. Vestnik magistratury. 2022;2-2:32-34. (In Russ.). EDN: LKSLVR.Semenyshyna I., Haibura Yu., Mushenyk I., Sklyarenko I., Kononets V. Development of the Method for Structural-Parametric Optimization In Order To Improve the Efficiency of Transition Processes In Periodic Systems // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2018. Vol. 4. Iss. 3. P. 29–35. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.140862. EDN: YGJCLJ.Semenyshyna I., Haibura Yu., Mushenyk I., Sklyarenko I., Kononets V. Development of the Method for Structural-Parametric Optimization In Order To Improve the Efficiency of Transition Processes In Periodic Systems. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2018;4(3):29-35. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.140862. EDN: YGJCLJ.Moskalenko V., Dovbysh A., Naumenko I., Moskalenko A., Korobov A. Improving the Effectiveness of Training the Onboard Object Detection System for a Compact Unmanned Aerial Vehicle // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2018. Vol. 4. Iss. 9. P. 19–26. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.139923. EDN: YGJWKT.Moskalenko V., Dovbysh A., Naumenko I., Moskalenko A., Korobov A. Improving the Effectiveness of Training the Onboard Object Detection System for a Compact Unmanned Aerial Vehicle. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2018;4(9):19-26. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.139923. EDN: YGJWKT.Rakhmonov I.U., Saidkhodzhaev A.G., Khakimov T.Kh., Niyozov N.N. Design and Implementation of Programmable Logic Educational Simulators for Enhancing Power Supply System Learning // Проблемы современной науки и образования. 2024. № 3. С. 10–13. EDN: DOPUXD.Rakhmonov I.U., Saidkhodzhaev A.G., Khakimov T.Kh., Niyozov N.N. Design and Implementation of Programmable Logic Educational Simulators for Enhancing Power Supply System Learning. Problems of Modern Science and Education. 2024;3:10-13. EDN: DOPUXD.Саввин Н.Ю., Овсянников Ю.Г., Феоктистов А.Ю., Алифанова А.И. Анализ подходов проектирования с использованием средств информационного моделирования с учётом особенностей этапов жизненного цикла объекта // Строительное производство. 2025. № 2. С. 97–104. https://doi.org/10.54950/26585340_2025_2_97. EDN: AKBSHE.Savvin N.Yu., Ovsyannikov Yu.G., Feoktistov A.Yu., Alifanova A.I. Analysis of Design Approaches Using Information Modeling Tools Taking Into Account the Characteristics of the Stages of the Object's Life Cycle. Construction Production. 2025;2:97-104. (In Russ.). https://doi.org/10.54950/26585340_2025_2_97. EDN: AKBSHE.Savvin N.Yu., Ramazanov R.S., Alifanova A.I. Review of Systems Approach and Design Methods, Including CAD Methods and Systems Engineering // Science Prospects. 2025. Iss. 5. P. 237–241. EDN: PNSJXZ.Savvin N.Yu., Ramazanov R.S., Alifanova A.I. Review of Systems Approach and Design Methods, Including CAD Methods and Systems Engineering. Science Prospects. 2025;5:237-241. EDN: PNSJXZ.Кущев Л.А., Мелькумов В.Н., Саввин Н.Ю. Компьютерное моделирование движения теплоносителя в гофрированном канале пластинчатого теплообменника // Научный журнал строительства и архитектуры. 2020. № 4. С. 51–58. https://doi.org/10.36622/VSTU.2020.60.4.005. EDN: QEMGOY.Kushchev L.A., Melkumov V.N., Savvin N.Yu. Computer Simulation of Flow in Corrugated Channel of Plate Heat Exchanger. Russian Journal of Building Construction and Architecture. 2020;4:51-58. (In Russ.). https://doi.org/10.36622/VSTU.2020.60.4.005. EDN: QEMGOY.Голембиовский Ю.М., Томашевский Ю.Б., Щербаков А.А., Луков Д.Ю., Старков А.В. Автономный однофазный инвертор с высоким качеством выходного напряжения // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: энергетика. 2018. Т. 18. № 1. С. 75–81. https://doi.org/10.14529/power180110. EDN: YVJCMD.Golembiovsky Yu.M., Tomashevsky Yu.B., Scherbakov A.A., Lukov D.Yu., Starkov A.V. Autonomous Single-Phase Inverter With High Quality of Output Voltage. Bulletin of South Ural State University. Series: Power Engineering. 2018;18(1):75-81. (In Russ.). https://doi.org/10.14529/power180110. EDN: YVJCMD.Кривоногов С.В., Романова А.А. Модель системы мониторинга для повышения качества энергии в системах электроснабжения потребителей // International Journal of Open Information Technologies. 2022. Т. 10. № 4. С. 89–98. EDN: PWEFNN.Krivonogov S.V., Romanova A.A. Monitoring System Model for Improving Energy Quality in Consumer Power Supply Systems. International Journal of Open Information Technologies. 2022;10(4):89-98. (In Russ.). EDN: PWEFNN.Викентьева О.Л., Дерябин А.И., Шестакова Л.В., Кычкин А.В. Синтез информационной системы управления подсистемами технического обеспечения интеллектуальных зданий // Вестник МГСУ. 2017. Т. 12. № 10. С. 1191–1201. https://doi.org/10.22227/1997-0935.2017.10.1191-1201. EDN: ZRZRUP.Vikentyeva O.L., Deryabin A.I., Shestakova L.V., Kychkin A.V. Synthesis of Information System for Smart House Hardware Management. Monthly Journal on Construction and Architecture. 2017;12(10):1191-1201. (In Russ.). https://doi.org/10.22227/1997-0935.2017.10.1191-1201. EDN: ZRZRUP.Васильев Б.Ю., Козярук А.Е., Мардашов Д.В. Увеличение коэффициента использования автономного инвертора при пространственно-векторном управлении // Электротехника. 2020. № 4. С. 14–23. EDN: NQSEPG.Vasiliev B.Y., Kozyaruk A.E., Mardashov D.V. Increasing the Utilization Factor of an Autonomous Inverter Under Space Vector Control. Russian Electrical Engineering. 2020;4:14-23. (In Russ.). EDN: NQSEPG.Zhilin E.V., Prasol D.A., Savvin N.Y. Optimization of the Structure of Filter-Compensating Devices in Networks with Powerful Non-Linear Power Consumers Based on Fuzzy Logic // International Journal of Electrical and Computer Engineering (IJECE). 2022. Vol. 12. Iss. 6. P. 5730–5737. http://doi.org/10.11591/ijece.v12i6.pp5730-5737.Zhilin E.V., Prasol D.A., Savvin N.Y. Optimization of the Structure of Filter-Compensating Devices in Networks with Powerful Non-Linear Power Consumers Based on Fuzzy Logic. International Journal of Electrical and Computer Engineering (IJECE). 2022;12(6):5730-5737. http://doi.org/10.11591/ijece.v12i6.pp5730-5737.Маклаков А.С. Гибридный алгоритм модуляции на основе пространственно-векторной ШИМ и ШИМ с удалением выделенных гармоник // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика. 2018. Т. 18. № 1. С. 92–100. https://doi.org/10.14529/power180112. EDN: LAVJUD.Maklakov A.S. Hybrid Modulation Based On SHEPWM and SVPWM. Bulletin of South Ural State University. Series: Power Engineering. 2018;18(1):92-100. (In Russ.). https://doi.org/10.14529/power180112. EDN: LAVJUD.Костылев А.В. Векторная ШИМ для двухсекционного преобразователя частоты // Вестник ЮжноУральского государственного университета. Серия: Энергетика. 2015. Т. 15. № 2. С. 34–40. https://doi.org/10.14529/power150205. EDN: TNUSLD.Kostylev A.V. The Vector PWM for Two-Section Frequency Converter. Bulletin of South Ural State University. Series: Power Engineering. 2015;15(2):34-40. (In Russ.). https://doi.org/10.14529/power150205. EDN: TNUSLD.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.