04. Левцев А. П., Лапин Е. С., Лысяков И. И., Чжень Д. Теплопередача однотрубной системы отопления при реверсивной подаче теплоносителя

Печать

DOI: 10.15507/2658-4123.035.202501.049-059

УДК 697.1:536.2

Теплопередача однотрубной системы отопления при реверсивной подаче теплоносителя

Левцев Алексей Павлович
доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой теплоэнергетических систем Национального исследовательского Мордовского государственного университета (430005, Российская Федерация, г. Саранск, ул. Большевистская, д. 68), ORCID: https://orcid.org/0000-0003-2429-6777, Researcher ID: B-8620-2019, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Лапин Евгений Сергеевич
кандидат технических наук, доцент кафедры теплоэнергетических систем Национального исследовательского Мордовского государственного университета (430005, Российская Федерация, г. Саранск, ул. Большевистская, д. 68), ORCID: https://orcid.org/0001-9647-8663, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Лысяков Иван Иванович
магистрант Института механики и энергетики Национального исследовательского Мордовского государственного университета (430005, Российская Федерация, г. Саранск, ул. Большевистская, д. 68), Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Чжень Дайфен
Ph.D, профессор, декан Школы энергетики Цзянсуского университета науки и технологии (212003, Китай, г. Чжэньцзян, 2 проезд Менгси), ORCID: https://orcid.org/0009-0002-4110-2199, Scopus ID: 26536999100, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Аннотация
Введение. В традиционном режиме теплопередача однотрубных систем отопления значительно уступает двухтрубным. С развитием импульсных технологий в системах теплоснабжения стало возможным создание реверсивного режима подачи теплоносителя, в котором теплопередача отопительных приборов улучшается за счет пульсации теплоносителя, однако коэффициент теплопередачи во многом зависит от технологических решений создания такого режима. В связи с этим создание оригинальной технологической схемы для реверсивного режима на базе мембранного насоса и обоснование оптимального частотного диапазона его работы является актуальным и практически значимым для развития однотрубных систем отопления.
Цель исследования. Повышение эффективности работы однотрубных систем отопления с помощью создания реверсивного режима подачи теплоносителя с использованием мембранного насоса.
Материалы и методы При установке экспериментальных зависимостей перепада температур для греющего и нагреваемого контуров отопления реверсивной теплопередачи по одной трубе от частоты пульсаций расхода теплоносителя при разных входных температурах в динамике использовались методы цепей, физического эксперимента, математической статистики. Физический эксперимент проводился последовательно при повышении и понижении температуры теплоносителя (50 и 60 °С).
Результаты исследования. На лабораторной установке реверсивной теплопередачи по одной трубе получена оптимальная частота для двух температур теплоносителя, обеспечивающая повышение перепада температур в контурах и коэффициент теплопередачи. Получены зависимости перепада температур для греющего (внешнего) и нагреваемого (внутреннего) контура теплоснабжения, а также коэффициента теплопередачи для теплообменника от частоты хода диафрагмы мембранного насоса.
Обсуждение и заключение. В результате проведения физического эксперимента установлено, что передача тепловой энергии по одной трубе возможна в широком диапазоне частот, при этом наибольшая теплопередача зафиксирована на частоте 0,3–0,4 Гц. Таким образом, технология теплопередачи по одной трубе может успешно применяться для отопления мест общего пользования в многоквартирных домах, общежитиях, промышленных, сельскохозяйственных объектах и зданиях индивидуальной жилой постройки

Ключевые слова: система отопления, пульсирующий режим, реверсивное движение, физический эксперимент, перепад температур, коэффициент теплопередачи

Конфликт интересов: авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Для цитирования: Левцев А.П., Лапин Е.С., Лысяков И.И., Чжень Д. Теплопередача однотрубной системы отопления при реверсивной подаче теплоносителя. Инженерные технологии и системы. 2025;35(1):49–59. https://doi.org/10.15507/2658-4123.035.202501.049-059

Заявленный вклад авторов:
А. П. Левцев – формулирование идеи исследования, целей и задач; применение статистических, математических, вычислительных и других формальных методов для анализа данных исследования; осуществление научно-исследовательского процесса, включая выполнение экспериментов и сбор данных.
Е. С. Лапин – осуществление научно-исследовательского процесса, включая выполнение экспериментов и сбор данных; создание и подготовка рукописи: визуализация результатов исследования и полученных данных.
И. И. Лысяков – осуществление научно-исследовательского процесса, включая выполнение экспериментов и сбор данных.
Д. Чжень – формулирование идеи исследования, целей и задач; применение статистических, математических, вычислительных и других формальных методов для анализа данных исследования.

Все авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи.

Поступила в редакцию 20.12.2024;
поступила после рецензирования 10.01.2025;
принята к публикации 15.01.2025

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Попова Н.М., Таран В.Е., Петрикеева Н.А., Чудинов Д.М. Оценка технического состояния те- пловых сетей в РФ. Градостроительство. Инфраструктура. Коммуникации. 2021;(1):16–21. EDN: AHRZOF Popova N.M., Taran V.E., Petrikeeva N.A., Chudinov D.M. [Assessment of the Technical Condition of Heating Networks in the Russian Federation]. Gradostroitel’stvo. Infrastruktura. Kommunikacii. 2021;(1):16–21. (In Russ., abstract in Eng.) EDN: AHRZOF

2. Новосельцев Б.П., Мерщиев А.А., Соловьев С.А. Выбор системы отопления для встроенных в жилые дома помещений общественного назначения. Жилищное хозяйство и коммунальная инфраструктура. 2019;9(2):50–55. EDN: KFUVPK Novoseltsev B.P., Mershchiyev A.A., Solovyov S.A. The Choice of Heating System for Built-In Residential Building Public Rooms. Housing and Utilities Infrastructure. 2019;9(2):50–55. (In Russ., abstract in Eng.) EDN: KFUVPK

3. Жерлыкина М.Н., Кононова М.С. Технико-экономическое сравнение различных материалов труб, применяемых при поквартирной разводке системы отопления. Жилищное хозяйство и коммунальная инфраструктура. 2018;4(1):96–103. EDN: YMNEOQ Zherlykina M.N., Kononova M.S. Techno-Economic Comparison of Various Materials of Pipes used in the Door-to-Door Layout of the Heating System. Housing and Utilities Infrastructure. 2018;4(1):96–103. (In Russ., abstract in Eng.) EDN: YMNEOQ

4. Рохлецова Т.Л., Никулин С.В., Кияница Л.А. К вопросу проектирования однотрубных сис- тем отопления в жилых зданиях. Известия высших учебных заведений. Строительство. 2016;691(7):36–45. EDN: WYCZHT Rokhletsova T.L., Nikulin S.V., Kiyanitsa L.A. Designing Single-Pipe Heating System in Residential Units. News of Higher Educational Institutions. Construction. 2016;691(7):36–45. (In Russ., abstract in Eng.) EDN: WYCZHT

5. Копец К.К. Технико-экономическое сравнение однотрубных и двухтрубных систем ото- пления. Вестник Луганского государственного университета имени Владимира Даля. 2021;54(12):75–78. EDN: EKXDOM Kopets K.K. Technical and Economic Comparison of Single-Pipe and Two-Pipe Heating Systems. Vestnik Vladimir Dahl National University. 2021;54(12):75–78. (In Russ., abstract in Eng.) EDN: EKXDOM

6. Новосельцев Б.П., Лобанов Д.В. Нюансы проведения капремонта системы водяного ото- пления в жилых зданиях старой застройки. Сантехника. Отопление. Кондиционирование. 2021;(3):48–50. URL: https://clck.ru/3GfRma (дата обращения: 26.08.2024). Novoseltsev B.P., Lobanov D.V. [Nuances of the Overhaul of the Water Heating System in Residential Buildings of Old Buildings]. Santekhnika. Otoplenie. Kondicionirovanie. 2021;(3):48–50. (In Russ., abstract in Eng.) Available at: https://clck.ru/3GfRma (accessed 26.08.2024).

7. Makeev A. Implementation of Pulse Heat Supply for Dependent Connection of Customers. Magazine of Civil Engineering. 2018;83(7):114–125. https://doi.org/10.18720/MCE.83.11

8. Макеев А.Н. К вопросу локальной организации импульсно-колеблющейся циркуляции тепло- носителя в системе теплоснабжения. Бюллетень науки и практики. 2018;4(5):254–262. https:// doi.org/10.5281/zenodo.1246193 Makeev A.N. To the Question of the Local Organization of the Pulse-Vibration Circulation of the Heat-Supplyer in the Heat Supply System. Bulletin of Science and Practice. 2018;4(5):254–262. (In Russ., abstract in Eng.) https://doi.org/10.5281/zenodo.1246193

9. Макеев А.Н. Теория организации импульсной циркуляции теплоносителя в системе тепло- снабжения с независимым присоединением абонентов. Научный журнал строительства и архитектуры. 2018;50(2):11–20. EDN: XQGYFN Makeev A.N. Theory of Pulse Circulation of the Heater in the Heat Supply System with Independent Subscription of Subscribers. Scientific Journal of Construction and Architecture. 2018;50(2):11–20. (In Russ., abstract in Eng.) EDN: XQGYFN

10. Левцев А.П., Лысяков И.И. Система теплоснабжения с трансформацией напора тепловой сети. Патент 2825931 Российская Федерация. 2 сентября 2024. EDN: DTNWSU Levtsev A.P., Lysyakov I.I. Heat Supply System with Transformation of Heat Network Head. Patent 2825931 Russian Federation. 2024 September 2. (In Russ., abstract in Eng.) EDN: DTNWSU

11. Embaye M., Al-Dadah R.K., Mahmoud S. Effect of Flow Pulsation on Energy Consumption of a Radiator in a Centrally Heated Building. International Journal of Low-Carbon Technologies. 2016;11(1):119–129. https://doi.org/10.1093/ijlct/ctu024

12. Embaye M., Al-Dadah R.K., Mahmoud S. Thermal Performance of Hydronic Radiator with Flow Pulsation – Numerical Investigation. Applied Thermal Engineering. 2015;80:109–117. https:// doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2014.12.056

13. Levsev A.P., Lapin E.S., Zhang Q. Increasing the Heat Transfer Efficiency of Sectional Radiators in Building Heating Systems. Magazine of Civil Engineering. 2019;92(8):63–75. https:// doi.org/10.18720/MCE.92.5

14. Левцев А.П., Лапин Е.С., Чжень Д. Использование тарельчатых диафрагм транспорт- ных средств в двухконтурных мембранных насосах. Инженерные технологии и системы. 2023;33(1):68–78. https://doi.org/10.15507/2658-4123.033.202301.068-078 Levtsev A.P., Lapin E.S., Chen D. The Use of Disk-Shaped Diaphragm of Vehicles in Double-Circuit Diaphragm Pumps. Engineering Technologies and Systems. 2023;33(1):68‒78. (In Russ., abstract in Eng.) https://doi.org/10.15507/2658-4123.033.202301.068-078

15. Levtsev A.P., Lapin E.S., Grishin B.M., Ezhov E.G., Rodionov Yu.V. Research of Equipment for Pulsed Heating Supply. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020;828:012015. https://doi.org/10.1088/1757-899X/828/1/012015

16. Кочев А.Г., Саргсян С.В., Агафонова В.В. Влияние теплоотдачи отопительного прибора в одно- трубной системе водяного отопления на коэффициент затекания. Промышленная энергетика. 2024;(6):39–43. EDN: MTBDXJ Kochev A.G., Sargsyan S.V., Agafonova V.V. [The Effect of Heat Transfer of a Heating Device in a Single-Tube Water Heating System on the Leakage Coefficient]. Industrial Energy. 2024;(6):39– 43. (In Russ.) EDN: MTBDXJ

17. Олейников Ю.Д. Отопление: две трубы или одна? Сантехника. Отопление. Кондиционирова- ние. 2011;113(5):36–37. EDN: RHVZEF Oleynikov Y.D. [Heating: Two Pipes or One?] Plumbing. Heating. Air Conditioning. 2011;113(5):36–37. (In Russ.) EDN: RHVZEF

Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.