Анотація до роботи:

Олексюк А.О. Енергоресурсозберігаючі системи теплопостачання з індивідуальними тепловими пунктами і багатоконтурними теплообмінниками. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.23.03. – вентиляція, освітлення та теплогазопостачання. – Донбаська національна академія будівництва і архітектури, Макіївка, 2008.

Дисертація присвячена вирішенню актуальної науково-технічної проблеми підвищення ефективності роботи і експлуатації систем теплопостачання при використанні ресурсозберігаючих технологій та установок.

В роботі було досліджено цілий комплекс систем теплопостачання та їх експлуатації, які спроможні підвищувати ефективність їх роботи за рахунок впроводження спеціальних установок для індивідуальних теплових пунктів. Встановлено механізм перерозподілу теплоти між системами опалення та гарячого водопостачання на ІТП і доказана можливість переводу з чотирьохтрубної системи на двотрубну, і досягти їх гідравлічної ізоляції. Створені науково-технічні основи розрахунку ресурсозберігаючих систем і установок для ІТП в залежності від їх призначення.

Основні результати роботи знайшли промислове використання при проектуванні ІТП для незалежних систем опалення та гарячого водопостачання за допомогою підігрівально-акумуляторної установки з трьохконтурними теплообмінниками; при розробці опалювальних приладів, які працюють від двох джерел: теплової та електричної мереж; при створенні потужних електрокалориферів з карбід-кремнієвими електродами.

1. Виконаний комплекс теоретичних, експериментальних і натурних досліджень процесів складного теплообміну дозволив вирішити важливу науково-технічну проблему підвищення енергетичної ефективності системи централізованого теплопостачання за допомогою індивідуальних теплових пунктів з підігрівально-акумуляторними установками і трьохконтурними теплообмінниками. Дано теоретичне узагальнення і рішення цієї проблеми, що полягає в розробці наукових основ моделювання теплообмінних процесів в багатоконтурних теплообмінниках, оптимізації параметрів таких установок для вибору раціонального варіанту, що забезпечує високу ефективність роботи місцевих систем опалення та гарячого водопостачання від двохтрубної теплової мережі.

2. На основі системного підходу до режимів роботи систем теплопостачання розроблені методики досліджень складних теплообмінних процесів в багатоконтурних теплообмінниках, що дало можливість обґрунтувати теоретичні передумови і одержати вихідні дані для оптимізації геометричних параметрів конструкції ПАУ з трьохконтурним теплообмінником на ІТП. Результати техніко-економічних розрахунків систем теплопостачання з ЦТП і ІТП згідно програми на ЕМО показали, що у всіх випадках система теплопостачання з індивідуальними тепловими пунктами дешевше, чим з ЦТП.

3. Теоретично й експериментально доведено, що незалежна, саморегульована система опалення й гарячого водопостачання від ІТП з ПАУ характеризується надійністю та працездатністю при переході із четирьохтрубної на двохтрубну систему теплопостачання, яка забезпечує гідравлічну ізольованість місцевих систем від теплової мережі, що важливо для будинків різної поверховості, які розташовані поруч і спрощує контроль за її герметичністю.

4. Запропонована математична модель складного теплообміну є основою для одержання аналітичних залежностей теплообмінних процесів, що виникають у ПАУ з трьохконтурним ТО, які, дозволять визначити поверхні нагріву для систем опалення й гарячого водопостачання і співвідношення між ними і величиною об’єму бака-акумулятора на ІТП.

5. Визначено оптимальну товщину зазору щілини d_щ = 3…4 мм, при якій досягається найкраща ефективність теплообміну, а коефіцієнт теплопередачі перебуває в межах від 2000 до 3000 Вт/(м²С).

6. Впровадження інноваційних проектів в систему теплопостачання мікрорайону за допомогою ІТП з ПАУ й трьохконтурними теплообмінниками дозволило одержати економічний ефект майже 500 тис. грн. у порівнянні з ЦТП, а також: зменшити металоємність системи теплопостачання в 2 рази; знизити капітальні вкладення в матеріали й будівельні конструкції на 40...45%; скоротити розрахункову поверхню нагрівання теплообмінника на 25...30%; повністю вирівняти графік добового гарячого водоспоживання й зменшити тепловтрати в навколишнє середовище до 20% у порівнянні з ЦТП; зменшити теплові втрати в межах установки, що становлять 0,5...1%, за рахунок ізоляції ПАУ прошивними матами; підвищити якість теплопостачання в цілому за рахунок здійснення місцевого кількісно-якісного регулювання на ІТП.

7. Досліджені й запатентовані принципово нові опалювальні прилади з випарно-конденсаційним контуром для залежних і незалежних систем опалення будинків і споруд різного призначення, що підтримують розрахункову температуру повітря в приміщенні й запобігають перетопу в перехідних періодах року, що в річному розрізі дає економію теплоти від 38 до 43%, а висота циркуляційного контуру залежить від температури кипіння рідини, якою заповнений корпус доводчика, наприклад метанол-СН₄О, з температурою кипіння 64,7^оС.

8. Розроблені конструкції й методика розрахунку пересувних електрокалориферів з високотемпературними нагрівачами (з температурою від 2000 до 3000С). Вони впроваджені на ряді об'єктів різного призначення, де показали високі техніко-економічні дані, що перевищують своїх попередників зі спіральними нагрівачами в 4,5 рази по витраті електроенергії. Економічний ефект при використанні одного электрокалорифера становить більше 2 тис. гривень у рік.

9. Ексергетичний аналіз роботи саморегульованої системи теплопостачання від ІТП для незалежних систем опалення й гарячого водопостачання за допомогою трьохконтурного теплообмінника, розміщеного в баці-акумуляторі ПАУ, показав, що ексергетичний ККД залежно від температури гріючого теплоносія, яка змінюється від 150 до 100С, склав: h^3х_е = 0,7058…0,8181 відповідно. Що стосується сумарного ексергетичного ККД для швидкісних двохконтурних ТО, що виконують таке ж завдання, то він дорівнює h^2х_е = 0,4352, це в середньому на 30,5% нижче, ніж у ПАУ із трьохконтурним ТО.

10. Економічний ефект від впровадження результатів досліджень ІТП з ПАУ в системи централізованого теплопостачання і ресурсозберігаючого опалювального обладнання склав більше 5,5 млн. грн.

Публікації автора:

1. Олексюк А.А. Энергоресурсосберегающие технологии для систем теплоснабжения/ А.А. Олексюк.- М-во образования и науки Украины –Макеевка: Донбасская нац. акад. строит. и арх., 2005г.-204с. ил., табл.-Библ.:с.197-202.: ISBN 966-7477-54-1.

2. Олексюк А.А. Расчет и проектирование индивидуальных тепловых пунктов/ А.А. Олексюк. - М-во образования и науки Украины -Монография. Научные труды Донбасской гос. акад. строит. и арх., вып. 98 – 3 (5), - 105 с.:- ISBN 966-7477-04-5.

3. Олексюк А.А. Реконструкция и эксплуатация систем теплоснабжения/ А.А. Олексюк./ М-во образования и науки Украины - Макеевка: Донбасская гос. акад. строит. и арх., 2001.- 75с.

4. Олексюк А.А. Технико-экономические расчеты систем коммунального хозяйства/ А.А. Олексюк, Н.Ф. Радько, В.Н. Лазоркин.- Мин. образ. и науки Украины – Донецк: Учебное пособие Государственная акад. жилищно-коммунального хоз., 2003.- 202 с.:ил., табл.-Библ. С. 199-202. (автору належать написані перші чотири розділи навчального посібника).

5. Олексюк А.А. Тепломассообменные процессы, протекающие между теплоносителем и нагреваемой водой в ПАУ с трехконтурным теплообменником на ИТП/ А.А. Олексюк.- Современные проблемы строительства. Ежегод. науч.-тех. сб.- Донецк: Донецкий ПромстройНИИпроект, ООО «Лебедь», 2000.-Т.1. -С.110-114.

6. Олексюк А.А. Комплексная оптимизация параметров водяных систем теплоснабжения/ А.А. Олексюк.- Коммунальное хозяйство городов. Науч. тех. сб.–К.:«Техника», 2000.-Вып.25.-С.189-196.

7. Олексюк А.А. Экономичные теплоснабжающие системы в условиях дефицита теплоты и электроэнергии/ А.А. Олексюк.- Інженерні системи та техногенна безпека у будівництві.: Зб. наук. праць. - Макіївка, 1999.- Вип. 99-3 (17).- С.104-105.

8. Олексюк А.О. Дослідження комбінірованих доводчиків з метою виявлення їх ефективної роботи для опалення будівель/ А.А. Олексюк.- Інженерні системи та техногенна безпека у будівництві, Зб. наук. праць. - Макіївка, 2000.- Вип. 2000-3 (23).- С. 83-85.

9. Олексюк А.А. Методика исследований лучистого теплообмена между высокотемпературными электродами и керамическими экранами в отопительных электрокалориферах/ А.А. Олексюк.- Інженерні системи та техногенна безпека у будівн.: Зб. наук. праць.- Макіївка, 2001. -Вип. 2001-2 (27).- С. 123-125.

10. Олексюк А.А. Влияние режимов регулирования отпуска теплоты на величину термического и эксергетического КПД/ А.А. Олексюк.- Інженерні системи та техногенна безпека у будівн.: Зб. наук. праць.- Макіївка, 2002. -Вип. 2002-4 (35).- С. 76-79.

11. Олексюк А.А. Оценка эффективности работы систем теплоснабжения от ИТП с ПАУ при помощи термодинамического и эксергетического анализа/ А.А. Олексюк.- Современные проблемы строительства. Ежег. науч. тех. сб.- Донецк: Донецкий ПромстройНИИпроект, ООО «Лебедь», 2002.- Том II. - С. 158-163.

12. Олексюк А.А. Выбор оборудования тепловых пунктов при реконструкции систем теплоснабжения/ А.А. Олексюк.- Инжен. сист. и техноген. безопас. в строит.: Сб.науч. тр.: 1998, вып. 98- 2 (10). - С.72-83.

13. Олексюк А.А. Индивидуальное теплоснабжение зданий повышенной этажности/ А.А. Олексюк, В.В. Дорошенко. - Композиционные материалы для строит.: Сб. науч. тр.-1998, вып. 98- 1 (9).- С.133-136. (автором розроблена схема індивідуального теплопостачання і методика теплового розрахунку).

14. Олексюк А.О. Методика розрахунку трьохконтурних теплообмінників систем теплопостачання населених пунктів від геотермальних джерел теплоти/ А.О. Олексюк., С.О. Челапко.- Інженерні системи та техногенна безпека у будівн.: Зб. наук. праць. - Макіївка, 2008. -Вип. 2008-2 (70).- С. 92-97. (автором розроблена методика розрахунку трьохконтурних ТО для використання термальних вод).

15. Олексюк А.А. Применение подогревательно-аккумуляторных установок для индивидуального теплоснабжения/ А.А. Олексюк.- Охрана окружающей среды и утилизация отходов: Сб. науч.тр.-Макеевка, 1996.-Вып.96-3(4).-С.133-135.

16. Олексюк А.А. Ресурсосберегающая технология изготовления тепло и звукоизоляционных прошивных изделий из стекловолокнистых отходов/ А.А. Олексюк.- Строительные конструкции здания и сооружения: Сб. науч. тр. -Макеевка, 1996.-Вып.96-1(2).- С.73-75.

17. Олексюк А.А. Особенности теплового расчета подогревательно-аккумуляторных установок для систем отопления и горячего водоснабжения/ А.А. Олексюк.–Междунар. науч.-технич. конф. Ресурсосберегающие технологии в проектировании конструкций и технологических процессов.: Сб. науч. тр.: - Макеевка, 1995.-Т-3.-С.104-105.

18 Олексюк А.А. Расчет и проектирование систем горячего водоснабжения от ИТП с подогревательно-аккумуляторными установками/ А.А. Олексюк.- Охрана окружающей среды:. Сб. науч. тр.: – Макеевка, 1993, - С.27-30.

19. Олексюк А.А. Применение щелевого теплообменника в системах горячего водоснабжения/ А.А. Олексюк, В.И. Кулик, И.Н. Засядько.- Наука и техника в городском хозяйстве. – Респ. межв. сб.- Вып. XXXIV,– Киев: «Будiвельник», 1977. -С. 99-101. (автору належить постановка задачі і розробка математичної моделі конвективного теплообміну в трьохконтурному теплообміннику).

20. Олексюк А.А. Возможность использования щелевого теплообменника для систем горячего водоснабжения и для теплоснабжения городов от АТЭЦ/ А.А. Олексюк, А.А. Козлов.- Інженерні системи та техногенна безпека у будівн.: Зб.наук.праць.-Макіївка, 2001.-Вип.2001-2 (27).-С.126-127. (автору належить постановка задачі, вибір об’єктів і методів досліджень, науковий аналіз і узагальнення результатів).

21. Олексюк А.А. Повышение энергетической эффективности систем теплоснабжения./ А.А. Олексюк, С.Н. Колозин.–Челябинск: Материалы НТС "Повышение энергетической эффективности систем теплоснабжения и вентиляции зданий и сооружений", 1990.-С.60-61. (автору належить постановка задачі аналіз і узагальнення результатів)

22. Олексюк А.А. Решение динамических характеристик ПАУ с трехконтурным теплообменником для независимых систем отопления и горячего водоснабжения/ А.А. Олексюк, А.С. Малыхин.- Інженерні системи та техногенна безпека у будівн.: Зб. наук. праць.- Макіївка, 2003. -Вип. 2003-4 (41).- С.7-10.

23. Олексюк А.А. Повышение эффективности работы систем теплоснабжения от индивидуальных тепловых пунктов с подогревательно-аккумуляторными установками/ А.А. Олексюк.– Челябинск: материалы НТС "Повышение экономической эффективности систем теплоснабжения и вентиляции", 1988.- С.60-61.

24. Олексюк А.А. Теоретическое описание тепломассообменных процессов, протекающих в трехконтурных теплообменниках/ А.А. Олексюк, А.А. Козлов.- Інженерні системи та техногенна безпека у будівн.: Зб. наук. праць.-Макіївка, 2001. Вип. 2001-6 (31).- С.100-102. (автору належить аналіз і узагальнення результатів)

25. Олексюк А.А. Оптимальный зазор щели в теплообменниках щелевого типа/ А.А. Олексюк, И.Н. Засядько, В.И. Кулик.- Наука и техника в городском хозяйстве, вып.43, 1980.- С. 99-101. (автору належить постановка задачі, проведення досліджень з метою визначення оптимальної величини, щільового простору).

26. Олексюк А.А. Определение области рационального использования различных систем теплоснабжения/ А.А. Олексюк, Н.Ф. Радько, А.А. Козлов.- Сб. материалов IV Междун. науч.-практ. конф. ПГАСА, г.Пенза, 2003.- С. 36-39. (автору належить постановка задачі, методи визначення ефективної роботи систем централізованого теплопостачання).

27. Олексюк А.А. Пути повышения эффективности, надежности и бесперебойности работы системы теплоснабжения/ А.А. Олексюк. -Материалы НТС «Пути повышения эффективности и надежности систем теплоснабжения и теплопотребления». Пенза, 1989. –С.64-65.

28. Олексюк А.А. Энергосбережение в системах теплоснабжения при использовании отопительных электрокалориферов/ А.А. Олексюк, Н.Ф. Радько.- Коммунальное хозяйство городов: Науч. тех. сб .– К: «Техника», 2003.-Вып. 51. -С. 144-149.(автору належить розробка конструкції і методики розрахунку високотемпературних калориферів з електродами і екранами).

29. Олексюк А.А. Описание теплообменных процессов, протекающих в замкнутом контуре отопительного доводчика/ А.А. Олексюк, Т.А. Галкина.- Інженерні системи та техногенна безпека у будівн.: Зб. наук. праць.- Макіївка, 2003. –Вип. 2003-4(41).-С. 11-14. (автору належить постановка задачі аналіз і методика розрахунку приладу для системи опалення).

30. Олексюк А.А. Решение уравнений тепломассообмена в трехконтурных теплообменниках ПАУ с целью оптимизации их конструкции/ А.А. Олексюк, А.С Малыхин.- Інженерні системи та техногенна безпека у будівн.: Зб. наук. праць.- Макіївка, 2005, вип 2005-2 (50).- С. 100-103. (автору належить алгоритм рішення теплообмінного процесу з метою визначення оптимальних розмірів ПАУ для ІТП і узагальнення результатів досліджень).

31. Пат. №44542А, Україна, МПК F24Н3/04/ Високонапірний електрокалорифер/ А.О. Олексюк.- Донбаська держ. акад. буд. та арх.; заявл. 18.05.2001; опубл. 15.02.2002, Бюл. №2.

32. ОлексюкА.А. Определение оптимальной величины щели в трехконтурных теплообменниках для независимых систем отопления и горячего водоснабжения/ А.А. Олексюк.- Інженерні системи та техногенна безпека у будівн.: Зб. наук. праць.-Макіївка, 2007. -Вип. 2007-2(64). –С.31-34.

33. Пат. №19166. Україна, МПК F24Н3/04/ Прямотечійний кондиціонер/ А.О. Олексюк, А.А. Горделюк.- Донбаська нац. акад. буд. та арх.; заявл. 10.04.2006; опубл. 15.12 2006, Бюл.№12. (автору належить розробка схеми прямотечійного кондиціонера).

34. Пат. .№65705. Україна, МПК F24Н 3/04/ Опалювальний прилад/ А.О. Олексюк, Т.А. Галкіна.- Донбаська нац. акад. буд. та арх.; заявл. 08.01.2003; опубл. 15.04 2004, Бюл.№4. (автору належить розробка конструкції пересувного опалювального приладу).

35. А.с. №654832, СССР, М.Кл² F24D11/00/ Система отопления и горячего водоснабжения/ А.А. Олексюк, В.И. Кулик.- Киевский ордена Трудового Красного Знамен. инж. – строит. ин-т.; заявл. 27.06.1977; опубл. 30.03.1979, Бюл. №12. (автору належить розробка незалежної схеми приєднання систем опалення гарячого водопостачання за допомогою трьохконтурного теплообмінника).

36. Олексюк А.А. Трехконтурный теплообменник/ А.А.Олексюк.– «Городское хозяйство Украины», вып.1. – Киев: «Будiвельник», 1978.- С. 13.

37. Олексюк А.А. Энерго-ресурсосберегающая подогревательно-аккумуляторная установка горячего водоснабжения/ А.А. Олексюк, Д.П. Якимчук.– Вестник ДГАСА, Макеевка,1997.-Вып. №97 –3 (7).-С.30-31. (автору належить аналіз і методики теплового розрахунку ПАУ і узагальнення експериментальних данних).

38. Олексюк А.А. Номограммы для подбора подогревательно-аккумуляторных установок горячего водоснабжения/ А.А. Олексюк.– Наука и техника в городском хозяйстве. Респ. межв. сб., вып. 40. – Киев: «Будiвельник», 1979.-С. 99-103.

39. Олексюк А.А. и др. Экономичный електрокалорифер/ А.А. Олексюк и др. – Киев: "Городское хозяйство Украины".- Вып.1, 1981. -С.16. (автору належить аналіз і розробка конструкції економічного електрокалорифера).

40. А.с. № 1111015, СССР, М.Кл. F28D 15/00/ Рекуперативный теплообменник/ А.А. Олексюк.- Макеевский инж.-строит. ин-т.;- заявл.10.01.83; опубл. 30.08 84, Бюл.№32.