В России впервые в рамках научно-производственного форума «Золотая долина» представили готовую приточно-вытяжную установку с рекуператором, обладающим абсолютной морозоустойчивостью — он выдерживает температуру до −90С. Установка может использоваться как в индивидуальном строительстве, так и на крупных промышленных предприятиях. Позволяет снизить пиковое и общее энергопотребление зданий на поддержание температуры на 70% за весь год, а также значительно сократить расходы не только в процессе эксплуатации здания, но и на этапе проектирования. Управляющая электроника для него разработана студентами и выпускниками Факультета информационных технологий (ФИТ) НГУ.
Для снижения теплопотерь при вентиляции используют рекуператоры — это теплообменники, принцип работы которых основан на передаче тепловой энергии от вытяжного воздуха к приточному, подаваемому в помещение. При этом процессе происходит его нагревание или охлаждение, благодаря чему экономится энергия на нагрев и охлаждение воздуха. Но в морозы существующие рекуператоры обмерзают, что значительно увеличивает энергозатраты на подогрев приточного воздуха. Так появилась идея создать инновационный рекуператор, который сочетает в себе особенности двух основных видов таких устройств — пластинчатого и роторного (вращающегося).
«Все рекуператоры обмерзают — это законы физики. Но в отличие от других наш рекуператор — теплообменник — сделан так, что он, вращаясь с определенной скоростью — примерно один оборот в час, перемещает обмерзшие участки из холодной зоны в тёплую, где происходит их естественное оттаивание», — рассказал Владимир Федоров, выпускник Физического факультета НГУ, основатель компании-разработчика «Гиплар», резидента Академпарка.
Новосибирские разработчики создали первый в мире рекуператор с непрерывной саморазморозкой без снижения эффективности. На его основе производятся приточно-вытяжные установки с постоянным высоким КПД рекуперации на уровне 70%, при этом их эффективность не зависит от морозов (до −90°C) или влажности вентилируемых помещений. Это снижает пиковое и общее энергопотребление зданий на поддержание температуры на 70% за весь год.
Далее стояла задача разработать управляющую электронику, чтобы обеспечить слаженное функционирование всех элементов установки. Из имеющихся на рынке готовых решений ни одно не подходило, поскольку рекуператор уникальный, поэтому необходимо было для него разработать свой модуль управления. Данную задачу решали уже выпускники и студенты Факультета информационных технологий НГУ во главе с Ильей Епишиным.
«Наша электроника управляет процессом работы теплообменника: наша задача состояла в том, чтобы контролировать параметры температуры на входе и на выходе, управлять мощностью приточно-вытяжных вентиляторов, вращать ротор теплообменника в определенный момент времени, при этом вращать с обратной связью о его положении, чтобы фиксировать возможные проблемы, которые могут возникнуть при проворачивании и при работе в целом; контролировать состояние фильтров с помощью набора датчиков. Также мы реализовали несколько режимов работы, один из них «Бриз», который позволяет настроить работу теплообменника так, чтобы при температуре, близкой к точке росы (когда водяной пар конденсируется в жидкость), воздух в помещении охлаждался за счёт законов физики, а не за счёт работы кондиционера», — рассказал Илья Епишин.
Студенты ФИТ под руководством Ильи Епишина разработали плату управления, написали код для микроконтроллера, непосредственно запрограммировали саму плату и дисплей, а также разработали интерфейс, что потребовало некоторых знаний в промышленном дизайне, для этого использовали открытую библиотеку LVGL.
«Особенностью управляющей электроники является то, что она имеет модульную архитектуру, то есть ее можно расширить на любое количество модулей, увеличить набор функций, добавить дополнительную плату. В основе архитектуры сквозная шина с механизмом desi-chain, которая обеспечивает интеграцию разных модулей нашей разработки между собой. В этом году с этой темой будет защищаться мой студент Матвей Потапов, который также принимал активное участие в этом проекте. Такой подход позволяет при подключении дополнительного модуля самостоятельно определить его, и если в коде заложена его поддержка, то для пользователя становятся доступны новые функции или логика работы установки изменяется автоматически. Чем-то напоминает plug-and-play на компьютере, но в применении к промышленной автоматике. Это хорошо состыкуется с самой установкой — теплообменник тоже модульный, для больших помещений можно собрать устройства из нескольких модулей, что увеличивает объём воздуха, который можно через него прогнать, и позволяет экономно применять его на промышленных предприятиях», — пояснил Илья.
Появление таких приточно-вытяжных установок позволит расширить географию их эксплуатации, например, за счет регионов Крайнего Севера, где из-за сильных морозов рекуператоры не используют в силу погодных условий, но при этом на этих территориях остро стоит вопрос снижения затрат на обогрев помещений. А также позволит снизить стоимость зданий еще на этапе проектирования, когда с учетом используемых инновационных приточно-вытяжных установок можно закладывать меньшие параметры по требуемым мощностям энергопотребления.
Фото: пресс-служба НГУ
