ПРЕПРИНТ

Эта статья является препринтом и не была отрецензирована.
О результатах, изложенных в препринтах, не следует сообщать в СМИ как о проверенной информации.
Повышение эффективности систем воздушного отопления промышленных зданий за счет оптимизации воздухораспределения
2025-11-30

Аннотация: В работе рассматриваются актуальные проблемы неравномерного температурного поля в системах воздушного отопления промышленных зданий. Предложена методика оптимизации воздухораспределения с использованием CFD-моделирования. Показано, что рациональное размещение воздухораспределительных устройств позволяет повысить равномерность температуры на 25% и снизить энергопотребление на 12-15%. Введение Системы воздушного отопления широко применяются для обогрева промышленных зданий благодаря высокой тепловой производительности и быстродействию. Однако характерной проблемой является формирование неоднородного температурного поля с зонами локального перегрева и недогрева, что снижает тепловой комфорт и увеличивает энергозатраты. Целью исследования является разработка методики оптимизации системы воздухораспределения для цеха машиностроительного производства. Методы и подходы: 1. Анализ существующей системы: Проведено обследование действующей системы отопления цеха размером 60×24×8 м. Выявлены зоны с отклонением температуры от нормативной (±3°C от средней). 2. CFD-моделирование: Создана трехмерная модель цеха в программном комплексе ANSYS Fluent. Проведено моделирование воздушных потоков и температурных полей для базового варианта системы. 3. Оптимизационные мероприятия: Разработаны альтернативные схемы размещения воздухораспределителей (струйные насадки, перфорированные воздуховоды) и проведено их сравнительное моделирование. 4. Критерии эффективности: В качестве критериев оптимизации использовались коэффициент неравномерности температуры (Кн ≤ 0,1), скорость воздуха в рабочей зоне (V ≤ 0,15 м/с) и энергопотребление системы. Основные результаты: • Для базового варианта коэффициент неравномерности температуры составил Кн=0,18, что превышает нормативное значение. • Наибольшие градиенты температуры наблюдались в угловых зонах цеха и на участках с технологическим оборудованием. • Оптимизированная схема с комбинированным использованием струйных насадков и перфорированных панелей позволила снизить Кн до 0,07. • За счет выравнивания температурного поля и снижения тепловых потерь достигнуто уменьшение энергопотребления на 13,5%. • Годовая экономия для рассматриваемого объекта составляет ~450 тыс. рублей при сроке окупаемости мероприятий 1,8 года. Заключение: Применение CFD-моделирования на этапе проектирования или модернизации систем воздушного отопления промышленных зданий позволяет существенно повысить их энергетическую эффективность и комфортность микроклимата. Разработанная методика может быть использована для объектов аналогичного назначения.

Ссылка для цитирования:

Гаврилов В. С. 2025. Повышение эффективности систем воздушного отопления промышленных зданий за счет оптимизации воздухораспределения. PREPRINTS.RU. https://doi.org/10.24108/preprints-3113968

Список литературы