1. «Ексергетичне обгрунтування нестаціонарних режимів та характеристик комбінованого тепло- та холодозабезпечення енергоефективних будівель на основі теплонасосних систем»
Розроблено та удосконалено методологічне, математичне, алгоритмічне та програмне забезпечення для обґрунтування структури, параметрів, режимів роботи систем тепло- та холодозабезпечення енергоефективних будівель на основі теплонасосних установок з урахуванням нестаціонарних процесів та методів ексергетичного аналізу. Розроблено та реалізовано новий підхід для кількісного оцінювання термодинамічних втрат, їх вартості, екологічності, інвестиційних затрат та антропогенного впливу, що можна позбутися в компонентах системи, без необхідності введення теоретичних або ідеальних процесів, що передбачається так званим поглибленим ексергетичним аналізом. Розроблено та реалізовано новий підхід для виявлення і кількісного оцінювання можливостей зниження інвестиційної вартості та антропогенного впливу на довкілля в процесі виробництва компонентів системи за рахунок взаємовпливу та підвищення їх термодинамічної ефективності. Розроблено та реалізовано математичні моделі систем тепло- та холодозабезпечення будинків з низьким споживанням енергії на базі досліджуваних теплонасосних установок, методи та засоби реалізації цих моделей з урахуванням запропонованих критеріїв ексергетичного оцінювання та із застосуванням сучасних інформаційних технологій (хмарні розрахунки, цифрові двійники, тощо). Обґрунтовано структури, параметри та режими роботи досліджуваних систем тепло- та холодозабезпечення з урахуванням нестаціонарних процесів.
Отримані в процесі виконання роботи результати використані в навчальному процесі в рамках підготовки фахівців за спеціальностями 174 – Автоматизація, комп’ютерно-інтегровані технології та робототехніка, а також 144 – Теплоенергетика. Опубліковано 6 навчальних посібників. Також ці результати використані для підготовки трьох дисертацій на здобуття наукового ступеня доктора філософії. Отримано 8 свідоцтв про реєстрацію авторського права на твір. Опубліковано монографію. Опубліковано 25 статей (з них 8 в журналах, що входять до наукометричних БД), опубліковано 2 доповіді на 2 міжнародних конференціях. Захищено 5 магістерських дисертацій.
Розробка відповідає світовому рівню. Отримані в рамках НДР результати можуть використовувати організації та компанії житлово-громадської сфери незалежно від форми власності та комунальні підприємства. У використанні результатів НДР зацікавились: ДП «Державний науково-дослідний інститут будівельних конструкцій», ГО “Асоціація енергетичних аудиторів України”, ТОВ “Едвансіс”, СП «Укрінтерм» та інші. Можливим користувачам НДР буде передано інформаційно-аналітичні матеріали щодо розроблених методів й критеріїв; а також комп’ютерні моделі та рекомендації для обґрунтування технічних рішень із тепло- та холодозабезпечення будинків на базі теплонасосних установок із урахуванням підвищення їх ефективності.
2. Розроблення інтелектуальної низькотемпературної системи теплозабезпечення будівель на базі конденсаційної модульної котельні
Проект присвячено створенню інтелектуальної низькотемпературної системи теплозабезпечення будівель на базі конденсаційної модульної котельні, розробленню її режимних характеристик та програмно-апаратного комплексу для підвищення енергетичної, економічної та екологічної ефективності на основі контролю, моніторингу і діагностики такої системи та застосування сучасних інтернет-технологій.
Розроблено комплексне відкрите рішення з енергоефективного теплозабезпечення будівель, адаптоване до вітчизняних реалій, що забезпечить підвищення ефективності функціонування системи теплозабезпечення на основі модульної конденсаційної котельні, неперервний контроль над системою та прогнозування її стану. При цьому результатом роботи є наступні переваги для підприємств-користувачів: нижча вартість за існуючи закордонні аналоги; вища ефективність функціонування інтелектуальної низькотемпературної системи теплозабезпечення в порівнянні з існуючими системами теплозабезпечення на основі конденсаційних котелень, не оснащених такими системами управління; неперервний контроль та предиктивна діагностика кожного діючого об’єкта; вчасні сповіщення про відхилення від нормального стану; простота встановлення та експлуатації, масштабованість. Очікувані переваги науково-технічної продукції, отримані за результатами роботи, дадуть змогу вирішити актуальні проблеми ефективного використання первинних видів енергії (в першу чергу викопних палив). Впровадження даної розробки дає можливість підвищити середньосезонний ККД конденсаційного котла на 8%. При цьому сезонне споживання природного газу може бути знижене на 69 %. Також показано, що запропоновані рішення є економічно прийнятними та знижують негативний вплив на довкілля. Викиди в продуктах згоряння будуть становити: оксиди вуглецю CO – не більше 50 мг/м3, а оксидів азоту NOx – не більше 20 мг/м3, що в декілька разів менше за нормативні гранично допустимі викиди газоподібних неорганічних сполук.