Система вентиляции и кондиционирования

Рост цен на энергоносители актуализирует вопрос сохранения и эффективного использования энергии. Проблема энергоэффективности зданий относится к основным задачам, которые решают строители на этапе разработки проектной документации. Обеспечение и поддержание необходимых микроклиматических условий является одним из самых энергоемких технологических процессов [1]. В данном контексте не подлежит сомнению тот факт, что применение автоматизированных систем управления вентиляцией и кондиционированием (ВиК) в наши дни является необходимостью, поскольку автоматизированные системы позволяют обеспечить заданные климатические условия с приемлемой точностью, оптимизировать потребление энергоресурсов, следить за состоянием оборудования и сигнализировать о необходимости его своевременного обслуживания.

На сегодняшний день известны различные способы уменьшения энергопотребления в системах ВиК. Можно упомянуть некоторые из них: уменьшение расхода воздуха в ветвях, где есть его избыток за счет введения дополнительных аэродинамических сопротивлений, использование более эффективных вентиляторов с EC-электродвигателями, которые имеют больший КПД, подбор других элементов приточной установки (прежде всего фильтра и нагревателя) с меньшим аэродинамическим сопротивлением, рациональной компоновкой, обеспечивающей подключение «магистрали» ближе к выходу вентилятора и др. Однако, несмотря на имеющиеся труды и наработки, вопрос выбора методов энергосбережения в системах ВиК из-за масштабности проблемы требует проведения дальнейших исследований, что и обуславливает выбор темы данной статьи.

Над разработкой критериев энергоэффективности использования вентиляционной системы в различных типах зданий трудятся такие авторы как Капитонов О.В., Тупицин Ю.Е., Шишкин Е.В., Халдеева Е.В., Лисовская С.А.

Вопросы проектирования систем создания микроклимата, которые позволяют поддерживать необходимые метеорологические условия в помещениях при минимуме расхода топливно-энергетических ресурсов, рассматривают Андрийчук В.Н., Соколов В.И., Целигоров Н.А., Ковалев И.В.

Высоко оценивая работы современных ученых, необходимо отметить, что некоторые проблемы в данной предметной плоскости требуют более пристального внимания. Так, в уточнении нуждаются подходы к моделированию характеристик и режи- мов работы систем ВиК, которые позволяют повысить уровень энергоэффективности зданий.

Таким образом, цель статьи заключается в рассмотрении вопросов, связанных с возможностями экономии энергии, затрачиваемой на ВиК.

Электроэнергия в системах ВиК расходуется на работу приточных и вытяжных вентиляторов, а также циркуляционных насосов систем утилизации тепла на вентиляционные выбросы [2]. С учетом отмеченного считаем, что меры по обеспечению энергоэффективности могут быть сгруппированы в две категории: традиционные и основанные на передовых технологиях Четвертой промышленной революции и инструментах искусственного интеллекта.

Итак, кратко опишем методы, входящие в каждую из групп. Традиционные методы.

• 1.    Использование вместо вентиляторов старых типов с КПД 50-63% более современных с КПД 80-86%, что позволяет сэкономить 20-30% электроэнергии.

• 2.    Осуществление регулировки вытяжной вентиляции с использованием шиберов вместо нагнетания, это экономит до 10% энергоресурсов.

• 3.    Замена общеобменных систем ВиК на местные индивидуальные рекуперативные вытяжные системы, которые расположены в зонах вредных выбросов. Экономия электроэнергии в этом случае достигает 50%.

• 4.    Применение многоскоростных электродвигателей и регулируемого частотного привода экономит до 20-30% электроэнергии.

• 5.    Автоматическое управление системами ВиК осуществляется путем:

• -    установки блокировки индивидуальных выхлопных систем на включение, если они срабатывают только в том случае, когда начинают работать и механизмы источника выбросов, экономия электроэнергии составляет до 25-70%;

• -    автоматическое регулирование температуры теплоносителя нагревателей приточных камер в зависимости от темпера-

• туры окружающей среды позволяет экономить до 10-15% электроэнергии;

• -    переключение на «рабочее время» -«нерабочее»; «режим выходного дня» с помощью реле 2РВМ, БП-44 и др. [3].

Особого внимания на сегодняшний день заслуживают передовые технологии и прорывные инновации Четвертой промышленной революции в обеспечении энергоэффективности систем ВиК.

Как известно, оптимизация производительности системы ВиК требует, с одной стороны, определения характеристик потока энергии, а, с другой, способности прогнозировать, как этот поток может измениться. И в данном случае незаменимым является искусственный интеллект (ИИ), который позволяет проводить глубокой анализ данных. Эти данные включают температуру, влажность, количество людей и погодные условия. Анализируя исторические закономерности и данные, поступающие в режиме реального времени, ИИ может выявлять тенденции, прогнозировать спрос и корректировать настройки системы ВиК, обеспечивая оптимальный уровень комфорта при минимальном потреблении энергии. Такая динамическая оптимизация помогает устранить потери энергии, точно настроить параметры системы и может быть интегрирована с другими системами управления зданием для комплексного управления энергопотреблением.

Традиционная практика технического обслуживания часто опирается на фиксированные графики или реактивное реагирование на сбои, что приводит к неэффективности и непредвиденным простоям. С помощью ИИ датчики и данные систем ВиК могут контролироваться на постоянной основе, что позволит алгоритмам прогнозирования выявлять потенциальные проблемы до их обострения. Анализируя модели работы и выявляя аномалии, ИИ может заблаговременно планировать техническое обслуживание для предотвращения критических сбоев, максимально увеличивая время работы системы и снижая затраты.

Таким образом, отметим, что оптимизация энергоэффективности систем ВиК имеет решающее значение как для промышленного, так и для общественного сектора. Внедряя стратегии энергосбережения, можно сократить потребление энергии, снизить расходы на коммунальные услуги, улучшить комфорт в помеще- нии и способствовать экологической устойчивости. В статье рассмотрены традиционные и инновационные методы повышения обеспечения энергоэффективности систем ВиК.