Использование теплоты вытяжного воздуха для жилых зданий с теплым чердаком

В России распространены жилые дома с теплым чердаком и естественной вытяжной вентиляцией, для которых использование теплоты вытяжного воздуха имеет большой потенциал для энергосбережения. Цель исследования – проанализировать существующий опыт и схемы рекуперации теплоты вытяжного воздуха для жилых зданий, разработать оптимальную схему с учетом особенностей многоэтажных домов с теплым чердаком; провести расчет потенциала теплоты вытяжного воздуха на примере реального объекта. Представлен анализ существующих схем рекуперации теплоты вытяжного воздуха для жилых зданий; результаты теоретических и практических расчетов обеспечения тепловой нагрузки на горячее водоснабжение за счет рекуперации теплоты вытяжного воздуха для многоквартирных домов. Теоретическое значение обеспечения тепловой нагрузки на горячее водоснабжение за счет рекуперации теплоты вытяжного воздуха – 45,6%. По результатам замеров параметров вытяжного воздуха в существующем жилом здании, его потенциала достаточно для обеспечения до 75% среднечасовой тепловой нагрузки на горячее водоснабжение. Предложенная схема рекуперации теплоты зданий с теплым чердаком может являться частью комплексных мер по уменьшению энергопотребления здания и улучшению системы вентиляции.

1. Шонина Н.А. Вентиляция для многоэтажных жилых зданий // АВОК: вентиляция, отопление, кондиционирование воздуха, теплоснабжение и строительная теплофизика. 2013. № 6. С. 22–38.

2. Васильев Г.П. Энергоэффективный жилой дом в Москве // АВОК: вентиляция, отопление, кондиционирование воздуха, теплоснабжение и строительная теплофизика. 1999. № 4. С. 4–11.

3. Васильев Г.П. Энергоэффективный экспериментальный жилой дом в микрорайоне Никулино-2 // АВОК: вентиляция, отопление, кондиционирование воздуха, теплоснабжение и строительная теплофизика. 2002. № 4. С. 10–18.

4. Choi Y., Song D., Seo D., Kim J. Analysis of the variable heat exchange efficiency of heat recovery ventilators and the associated heating energy demand // Energy and Buildings. 2018. Vol. 172. P. 152–158. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2018.04.066.

5. Juodis E. Extracted ventilation air heat recovery efficiency as a function of a building's thermal properties // Energy and Buildings. 2006. Vol. 38. Iss. 6. P. 568– 573. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2005.07.002.

6. Hurnik M., Specjal A., Popiolek Z. On-site diagnosis of hybrid ventilation system in a renovated single-family house // Energy and Buildings. 2017. Vol. 149. P. 123–132. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2017.05.034.

7. Lapertot A., Cuny M., Kadoch B., Le Métayer O. Optimization of an earth-air heat exchanger combined with a heat recovery ventilation for residential building needs // Energy and Buildings. 2021. Vol. 235. P. 110702. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2020.110702.

8. Martins N.R., Bourne-Webb P.J. Providing renewable cooling in an office building with a Ground– Source heat pump system hybridized with natural ventilation & personal comfort systems // Energy and Buildings. 2022. Vol. 261. P. 111982. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2022.111982.

9. Dorizas P.V., Stamp S., Mumovic D., Keqin Ya., Makris-Makridis D., Lipinski T. Performance of a natural ventilation system with heat recovery in UK classrooms: An experimental study // Energy and Buildings. 2018. Vol. 179. P. 278–291. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2018.09.005.

10. El Fouiha You., Stabat P., Rivière Ph., Hoanga Ph., Archambault V. Adequacy of air-to-air heat recovery ventilation system applied in low energy buildings // Energy and Buildings. 2012. Vol. 54. P. 29– 39. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2012.08.008.

11. Knissel J., Peußner D. Energy efficient heat exchanger for ventilation systems // Energy and Buildings. 2018. Vol. 159. P. 246–253. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2017.10.091.

12. Khadra A., Hugosson M., Akander J., Myhren J.A. Economic performance assessment of three renovated multi-family buildings with different HVAC systems // Energy and Buildings. 2020. Vol. 224. P. 110275. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2020.110275.

13. Ji Yo., Wu W., Wang W., Fan Yu., Hu S. Heat transfer model of the front-end capillary heat exchanger of a subway source heat pump system // Energy and Buildings. 2022. Vol. 255. P. 111665. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2021.111665.

14. Litiu A. Ventilation system types in some EU countries // REHVA. 2012. № 1 (49). P. 18–23.

15. Васильев Г.П. Зачем России энергоэффективность? // АВОК: вентиляция, отопление, кондиционирование воздуха, теплоснабжение и строительная теплофизика. 2021. № 8. С. 14–20.

16. Кокорин О.Я. Энергосбережение в системах отопления, вентиляции, кондиционирования. М.: Изд-во Ассоциации строительных вузов, 2013. С. 238–252.

17. Patent no. 1999270924, Japan. Cooling, heating, hot-water supplying and ventilating device / S. Tetsuya, S. Minoru. Depose 23.03.1998; publ. 05.10.1999.

18. Patent no. 202006005469, Germany. Water preheating device for low-energy home, uses heat exchanger receiving heat from exhausted ventilation air and additional heat exchanger that is part of building heating system / P. Grosch Meyer. Depose 05.04.2006; publ. 27.07.2006.

19. Patent no. 2853829, EPO. Air-conditioning device and method for controlling such an airconditioning device / C. Clint, R. William. Depose 24.09.2014; publ. 01.04.2015.

20. Patent no. 2253892A2, EPO. Method for using heat released through natural ventilation within a central heating system of a building and for producing hot water / L. Kruusel, I. Pihtjoe. Depose 07.05.2010; publ. 24.11.2010.

21. Пат. № 2761700 C1, РФ, МПК F24D 3/08 (2006.01), МПК F24D 3/08 (2006.01). Способ использования теплоты вытяжного вентиляционного воздуха здания для системы горячего водоснабжения и нужд отопления и система для его реализации / Е.К. Трухин, М.Ф. Харченко, Е.В. Тарасова. Заявл. 27.04.2021; опубл. 13.12.2021. 12 с.

22. Тарасова Е.В., Зырянов Е.А. Анализ воздухообмена в жилом многоэтажном здании в г. Владивостоке // Молодежь и научно-технический прогресс: материалы региональной научно-практической конференции (г. Владивосток, 01 мая – 30 июня 2021 г.). Владивосток: Дальневосточный федеральный университет, 2021. С. 433–438.