Инженеры НГТУ НЭТИ предлагают энергоэффективное решение для вентиляции школ и поликлиник

В Новосибирском государственном техническом университете НЭТИ завершают разработку и пилотную эксплуатацию программно-аппаратного комплекса для управления роторным рекуператором. Проект решает важную задачу: обеспечение нормативного воздухообмена и профилактику сезонных респираторных заболеваний в образовательных и медицинских учреждениях без кратного роста коммунальных платежей.

Качество воздуха в помещениях влияет на самочувствие детей и восстановление пациентов. По данным Роспотребнадзора, до 40% простудных заболеваний в детских коллективах связаны с нарушением воздухообмена и накоплением патогенов в замкнутом пространстве. Традиционное проветривание в сибирском климате ведет к резким перепадам температур и сквознякам, а установка классических систем центрального кондиционирования в зданиях старой постройки часто затруднена.

Разработка НГТУ НЭТИ позволяет поддерживать в учебных классах и медицинских помещениях стабильные заданные температуру и уровень CO?. Это снижает риск распространения воздушно-капельных инфекций и создает более здоровый микроклимат для уязвимых групп населения. Внедрение системы на социальных объектах напрямую способствует достижению целей национального проекта «Жилье и городская среда» и программы «Модернизация школьных систем образования» за счет снижения эксплуатационных расходов муниципалитетов.

Автором механической конструкции выступил индустриальный партнер вуза, а алгоритмы управления и программную архитектуру создали сотрудники кафедры вычислительной техники факультета автоматики и вычислительной техники под руководством заведующего кафедрой кандидата технических наук Александра Якименко.

Управление реализовано на базе программируемого логического контроллера с отечественным программным обеспечением. В основе лежит адаптивный ПИД-алгоритм с нечеткой логикой, который прогнозирует тепловую инерцию здания. Система анализирует данные с матрицы высокоточных цифровых датчиков: температуру, влажность, атмосферное давление, уровень CO?. Используется роторный теплообменник с мембраной, способной возвращать в помещение не только тепло, но и влагу, предотвращая пересушивание воздуха в отопительный сезон. Корпус выполнен из оцинкованной стали с полимерным покрытием, класс защиты — IP44.

Опытная модель рассчитана на помещения площадью 60–100 м² (стандартный школьный класс или коридор поликлиники). Пиковая производительность установки — 700 м³/ч при статическом давлении до 250 Па, что позволяет обслуживать разветвленную сеть воздуховодов без установки дополнительных канальных вентиляторов.

Эффективность рекуперации тепла достигает 70–87% при работе на нагрев. В режиме охлаждения система снижает температуру приточного воздуха на 6–8°C за счет ночного выхолаживания. Номинальная потребляемая мощность составляет 1,1 кВт•ч при максимальной нагрузке на догревающий керамический элемент. В штатном режиме рекуперации, без активации нагревателя, установка потребляет всего 180–220 Вт — энергию, необходимую исключительно для работы двух двигателей вентиляторов с электронной коммутацией.

Управление реализовано через защищенный протокол с TLS-шифрованием. Локальный контроллер разворачивает собственную точку доступа Wi-Fi 5 ГГц и веб-интерфейс, а также интегрируется в городскую сеть по Ethernet. Дистанционный мониторинг осуществляется через российский облачный шлюз с авторизацией. Система может быть полностью изолирована от публичного интернета, что исключает несанкционированный доступ к управлению климатом в социальных учреждениях. В опытной эксплуатации все данные телеметрии агрегируются на сервере кафедры факультета автоматики и вычислительной техники НГТУ НЭТИ для предиктивной аналитики.

Габариты моноблока — 1200х600х200 мм, масса — 50 кг. Благодаря низкому уровню шума (не более 32 дБА на расстоянии 3 метров) и компактности, установка монтируется в запотолочном пространстве коридоров или в венткамерах без нарушения высоты потолков в кабинетах.

Прототип успешно прошел годичную эксплуатацию в одной из новосибирских многоэтажек. Собранный массив данных о работе системы в условиях резких континентальных перепадов температур (от +30°C до –35 C) используется для финальной калибровки алгоритмов.

«Сложностей в установке и обслуживании нет: комплекс поставляется в виде готового моноблока с фланцевыми соединениями. За программную часть, удаленный мониторинг и предиктивное обслуживание будут отвечать сотрудники кафедры вычислительной техники НГТУ НЭТИ в рамках сервисного контракта», — отметил Александр Якименко.

Разработчики планируют представить пилотные проекты муниципальным властям Новосибирска для тестового внедрения в школах и поликлиниках в рамках программы импортозамещения инженерных систем.