Development of Adaptive Ventilation in Multifunctional Large-Scale Space of Public Buildings

Abstract

Проанализирована актуальность строительства объектов культурно-массового назначения. Описана целесообразность проектирования многофункциональных трансформируемых помещений для общественных зданий. Приведены достоинства и недостатки применения рециркуляции воздуха как способа энергосбережения. Акцентировано внимание на поддержании чистоты воздуха в помещении и способах борьбы с бактериями и вирусами в приточном воздухе. Предложена схема многозональной общеобменной вентиляции воздуха без рециркуляции с блокированием кондиционеров для взаимозаменяемости с целью обеспечения микроклимата в многофункциональных помещениях общественных зданий. Описана последовательность работы системы вентиляции в теплый и холодный период года. Разработана система рекуперации с промежуточным холодоносителем для теплого периода года. Приведено описание работы установки кондиционирования воздуха. На примере реально существующего объекта выполнено численное исследование режимов работы системы вентиляции с рекуперацией теплоты и холода для трансформируемого помещения. Построен график для определения граничных условий работы рекуператора исходя из соотношения между интенсивностью теплообмена за счёт конвекции и интенсивностью теплообмена за счёт теплопроводности. При различных наружных температурах воздуха и расчетных температурах уходящего воздуха построены графики определения оптимальных параметров температуры воздуха на входе в утилизатор при оптимальных значениях водяного эквивалента . Выявлены и описаны режимы работы кондиционеров с теплоутилизатором в теплый период года, работающих в составе многозональной общеобменной вентиляции воздуха с блокированием кондиционеров для взаимозаменяемости. В ходе численного исследования выявлено, что наибольшая энергоэффективность системы вентиляции с рекуператором будет достигнута при принятии в качестве оптимального значения водяного эквивалента W = 3. We analyzed the relevance of cultural facilities construction. As well, we described the expediency of designing multifunctional transformable spaces for public buildings. Moreover we presented advantages and disadvantages of using air recirculation as a method of energy saving. A special attention is focused on maintaining indoor air clean and on various ways of combatting bacteria and viruses in the intake air. We offered a scheme of multi-zone forced air ventilation without recirculation with blocking air conditioners for interchangeability in order to provide a microclimate in multifunctional spaces of public buildings. We described the sequence of operations in the ventilation system in warm and cold seasons. We also developed a recuperation system with an intermediate refrigerant for warm seasons. The article presents a detailed description of the air conditioning unit operation. We carried out a numerical study of the operating modes of the ventilation system with heat and cold recovery for transformable spaces on the example of a real-existing facility. We show a graph to determine the boundary conditions of the recuperator operation based on the ratio between the intensity of heat transfer due to convection and the intensity of heat transfer due to thermal conductivity. At various outside air temperatures and design temperatures of the outgoing air, we created some graphs for determining the optimal parameters of the air temperature at the inlet to the heat exchanger at the optimal values of the water equivalent. We identified and described several modes of operation of air conditioners with a heat exchanger in warm seasons, operating as part of a multi-zone forced air ventilation with blocking air conditioners for interchangeability. In the course of a numerical study, it was revealed that the highest energy efficiency of a ventilation system with a recuperator could be achieved when the water equivalent value W = 3 is taken as the optimal value.