Цифровой подход к управлению жизненным циклом малоэтажного объекта капитального строительства с тепло- и воздухообменом

Введение. Актуальность применения воздушных тепловых насосов (ВТН) в условиях умеренно холодного климата России ограничена резким снижением их эффективности при низких температурах наружного воздуха. Цель статьи — представить цифровой подход к управлению жизненным циклом малоэтажных объектов капитального строительства на основе комбинированной теплонасосной системы с оптимизированным тепловоздухообменом.

Материалы и методы. Предложено техническое решение, включающее запатентованную камеру смешения, устанавливаемую в помещении котельной, которая обеспечивает подачу на испаритель ВТН воздушной смеси с расчетным температурным градиентом. Система интегрирована с приточно-вытяжной вентиляцией перекрестного типа (КПД 40–60 %) и управляется цифровым модулем на базе микропроцессора и ШИМ-регулятора. Математическое моделирование потоков выполнено с применением уравнений Бернулли и неразрывности. Для мониторинга и автоматического регулирования использован комплекс датчиков температуры и давления, обеспечивающий адаптивную работу компрессора, вентиляторов и резервного электрокотла.

Результаты исследования. Экспериментальные данные подтвердили, что совместная работа ВТН с рекуператором и смесительной камерой позволяет поддерживать высокий коэффициент эффективности (СОР) системы. Установлено, что порог экономической целесообразности сохраняется при температуре наружного воздуха до –15 °С и температуре теплоносителя +30…+45 °С. Разработанный алгоритм цифрового управления оптимизирует соотношение уличного и рециркуляционного воздуха, минимизируя теплопотери и электрические нагрузки.

Обсуждение и заключение. Внедрение предложенной цифровой модульно-функциональной схемы управления обеспечивает рациональный тепловоздухообмен, снижает габариты и стоимость инженерных коммуникаций, а также повышает энергоэффективность малоэтажных зданий. Разработанное решение может быть масштабировано для широкого диапазона климатических условий РФ, способствуя ресурсосбережению и продлению жизненного цикла объектов капитального строительства. 

1. Федосов С.В., Федосеев В.Н., Воронов В.А. Функционально-структурный анализ фреонового контура воздушного теплового насоса. Строительные материалы. 2025;12:65–72. http://doi.org/10.31659/0585-430X-2025-842-12-65-72

2. Сколубович Ю.Л., Анпилов С.М., Добровольский Д.А., Ерофеев В.Т., Леонович С.Н., Маилян Л.Р. и др. Способы продления жизненного цикла зданий с деревянными перекрытиями. Известия высших учебных заведений. Строительство. 2024;789:88–103. http://doi.org/10.32683/0536-1052-2024-789-9-88-103

3. Римшин В.И., Кецко Е.С., Есипов С.М., Меркулов С.И. Определение факторов, влияющих на жизненный цикл здания торгового назначения. Вестник евразийской науки. 2023;15(6):56SAVN623. URL: https://esj.today/PDF/56SAVN623.pdf (дата обращения: 17.05.2026)

4. Лапидус А.А., Красновский Б.М., Муртазаев С.А.Ю., Алиев С.А. Методология организации строительства комплексного развития территорий для обеспечения ресурсной и логистической координации. Строительное производство. 2025;1:3–7. http://doi.org/10.54950/26585340_2025_1_3

5. Теличенко В.И., Лапидус А.А., Слесарев М.Ю., Али М.М. Методы управления жизненным циклом объектов капитального строительства с учетом влияния экологических и других видов рисков. Строительство: наука и образование. 2024;14(2):166–177. http://doi.org/10.22227/2305-5502.2024.2.166-177

6. Маилян Л.Р., Шилов П.А. Технология изготовления фибробетона с агрегированным ориентированным фибровым армированием и исследование его характеристик. Эксперт: теория и практика. 2023;2:53–59. http://doi.org/10.51608/26867818_2023_2_53

7. Манжилевская С.Е., Евтушенко А.И., Маилян Д.Р. Применение зеленых крыш в точечном строительстве для повышения экологической безопасности городских территорий. Безопасность техногенных и природных систем. 2025;2:136–145. http://doi.org/10.23947/2541-9129-2025-9-2-136-145

8. Dai B, Liu C, Liu S, Dabiao W, Wang Q, Zou T et al. Life Cycle Techno-Enviro-Economic Assessment of Dual-Temperature Evaporation Transcritical CO2 High-Temperature Heat Pump Systems for Industrial Waste Heat Recovery. Applied Thermal Engineering. 2023;219:119570. http://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2022.119570

9. Wang B, Geng L, Dang P, Zhang L Developing a Framework for Dynamic Organizational Resilience Analysis in Prefabricated Construction Projects: A Project Life Cycle Perspective. Journal of Construction Engineering and Management. 2022;148(10):04022111. http://doi.org/10.1061/(ASCE)CO.1943-7862.0002381

10. Waqar A, Othman I, Hayat S, Radu D, Khan M, Galatanu T et al. Building Information Modeling-Empowering Construction Projects with End-to-End Life Cycle Management. Buildings. 2023;13(8):2041. http://doi.org/10.3390/buildings13082041

11. Gamage I, Senaratne S, Perera S, Xiaohua J Implementing Circular Economy throughout the Construction Project Life Cycle: A Review on Potential Practices and Relationships. Buildings. 2024;14(3):653. http://doi.org/10.3390/buildings14030653

12. Homthong S, Moungnoi W, Charoenngam C Whole Life Critical Factors Influencing Construction Project Performance for Different Objectives: Evidence from Thailand. Buildings. 2024;14(4):999. http://doi.org/10.3390/buildings14040999

13. Famiglietti J, Acconito L, Arpagaus C, Toppi T Environmental Life Cycle Assessment of Industrial High-Temperature to Residential Small-Size Heat Pumps: A Critical Review. Energy Conversion and Management: X. 2025;26:100947. http://doi.org/10.1016/j.ecmx.2025.100947

14. Zhang S, Liu S, Shen Y, Shukla A, Mazhar A, Chen T Critical Review of Solar-Assisted Air Source Heat Pump in China. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2024;193:114291. http://doi.org/10.1016/j.rser.2024.114291

15. Федосов С.В., Федосеев В.Н., Емелин В.А., Воронов В.А., Свиридов И.А. Смесительная камера. Патент РФ, № 2024109295. 2024.