References

alternative

Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE)

Alternative Energy and Ecology (ISJAEE)

1608-8298

Международный издательский дом научной периодики "Спейс

10.15518/isjaee.2024.10.246-259

alternative-2536

Research Article

XV. ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ. 35. Энергосберегающие технологии, системы, материалы и приборы

XV. ENERGY SAVING. 35. Energy-Saving Technologies, Systems, Materials, and Instruments

Теплоснабжение и вентиляция подземных помещений жилищного назначения

Heat supply and ventilation of underground residential premises

Цинь

Лисун

Qin

Lisong

Цинь Лисун, аспирант и лаборант-исследователь

Екатеринбург

Qin Lisong, graduate student and laboratory researcher

Ekaterinburg

Щеклеин

С. Е.

Shcheklein

S. E.

Щеклеин Сергей Евгеньевич, заведующий кафедрой «Атомные станции и возобновляемые источники энергии», профессор, доктор технических наук

Екатеринбург

Shcheklein Sergey Evgenievich, Head of the Department of Nuclear Power Plants and Renewable Energy Sources. Doctor of technical science, professor

Ekaterinburg

s.e.shcheklein@urfu.ru

Немихин

Ю. Е.

Nemikhin

Yu. E.

Немихин Юрий Евгеньевич, старший преподаватель

Екатеринбург

Nemikhin Yurii Evgenievich, Senior Lecturer

Ekaterinburg

Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. ЕльцинаРоссияUral Federal University named after the First President of Russia B. N. YeltsinRussian Federation

2024

23012025

010246259

2025

Международный издательский дом научной периодики "Спейс

https://www.isjaee.com/jour/about/submissions#copyrightNotice

https://www.isjaee.com/jour/article/view/2536

В данной статье рассматриваются способы вентиляции подземных зданий и проводится сравнительный анализ их теплоизоляционных характеристик в разные сезоны по сравнению с наземными зданиями. Также предлагаются три отопительных решения для подземных зданий, каждое из которых имеет свои преимущества и недостатки, что позволяет выбрать оптимальный вариант для повышения энергоэффективности.

This article discusses the ventilation mode of underground buildings, and comparatively analyzes the thermal insulation performance of above ground and underground buildings in different seasons. At the same time, the article proposes three kinds of heating solutions applicable to underground buildings, and analyzes their advantages and disadvantages in detail, providing a more ideal choice for the energy-saving design of underground buildings.

естественная вентиляцияподземное зданиепотребление энергии на теплоснабжениесолнечная энергияанализ энергосбереженияхарактеристики теплопередачиэнергосберегающий дизайноболочка

natural ventilationunderground buildingheating energy consumptionsolarenergy saving analysisheat transfer characteristicsenergy-saving designenvelope

Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (Программа развития Уральского федерального университета в рамках Программы «Приоритет-2030») Номер гранта: FEUZ-2022-0031.

References1

]. Сунь Янь. Прикладные исследования методов отопления зданий с низким энергопотреблением в сильно холодных районах // Чанчуньский инженерный институт, 2018 год.

. Sun’ Yan’. Prikladnye issledovaniya metodov otopleniya zdanii s nizkim ehnergopotrebleniem v sil’no kholodnykh raionakh // Chanchun’skii inzhenernyi institut, 2018 god.

. Ван Чжэ. Исследование технологии применения возобновляемых источников энергии для отопления в сильно холодных районах // Цзилиньский инженерно-архитектурный институт, 2011.

. Van Chzheh. Issledovanie tekhnologii primeneniya vozobnovlyaemykh istochnikov ehnergii dlya otopleniya v sil’no kholodnykh raionakh // Tszilin’skii inzhenerno-arkhitekturnyi institut, 2011.

. Чан Ин. Всестороннее сравнение и исследование энергосбережения различных типов отопления и методов обогрева жилых зданий // Сианьский университет архитектуры и технологий, 2006.

. Chan In. Vsestoronnee sravnenie i issledovanie ehnergosberezheniya razlichnykh tipov otopleniya i metodov obogreva zhilykh zdanii // Sian’skii universitet arkhitektury i tekhnologii, 2006.

. Mukhtar A., Yusoff M. Z., Ng K. C. The potential influence of building optimization and passive design strategies on natural ventilation systems in underground buildings: The state of the art // Tunnelling and Underground Space Technology, 2019, 92: 103065.

. Звягинцева С. Вентиляция подземных сооружений // Сантехника, Отопление, Кондиционирование, 2012 (12): 80-85.

. Zvyagintseva S. Ventilyatsiya podzemnykh sooruzhenii // Santekhnika, Otoplenie, Konditsionirovanie, 2012 (12): 80-85.

. Русакова А. А., Pусакова Е. А., Oлексюк А. А. Создание и разработка новых систем отопления и вентиляции зданий при подземном строительстве // Вісник Донбаської національної академії будівництва і архітектури, 2015 (3): 94-96.

. Rusakova A. A., Pusakova E. A., Oleksyuk A. A. Sozdanie i razrabotka novykh sistem otopleniya i ventilyatsii zdanii pri podzemnom stroitel’stve // Vіsnik Donbas’koї natsіonal’noї akademії budіvnitstva і arkhіtekturi, 2015 (3): 94-96.

. Синицын В. И., Шуршакова Е. В. Современные тенденции в проектировании систем теплогазоснабжения и вентиляции // Экология и строительство, 2015 (4): 15-17.

. Sinitsyn V. I., Shurshakova E. V. Sovremennye tendentsii v proektirovanii sistem teplogazo-snabzheniya i ventilyatsii // Ehkologiya i stroitel’stvo, 2015 (4): 15-17.

. Porras-Amores C., Mazarrón F. R., Cañas I. et al. Natural ventilation analysis in an underground construction: CFD simulation and experimental validation // Tunnelling and Underground Space Technology, 2019, 90: 162-173.

. Ван Цзянь. Исследование схемы небольшого межсезонного накопителя тепла и системы отопления // Хэбэйский технологический университет, 2015 год.

. Van Tszyan’. Issledovanie skhemy nebol’shogo mezhsezonnogo nakopitelya tepla i sistemy otopleniya // Khehbehiskii tekhnologicheskii universitet, 2015 god.

. Цзоу Хуэйфэнь, Ву Ди. Стратегия пассивной вентиляции и охлаждения зданий // Развитие строительных технологий, 2016,43(08):9-11.

. Tszo Ukhuehifehn’, VUDi. Strategiya passivnoi ventilyatsii i okhlazhdeniya zdanii // Razvitie stroitel’nykh tekhnologii,2016,43(08):9-11.

. Mohammadshahi S., Tavakoli M. R., Samsam-Khayani H. et al. Investigation of naturally ventilated shavadoons component: Architectural underground pattern on ventilation // Tunnelling and Underground Space Technology, 2019, 91: 102990.

. Mohammadshahi S., Tavakoli M. R., SamsamKhayani H. et al. Investigation of naturally ventilated shavadoons component: Architectural underground pattern on ventilation // Tunnelling and Underground Space Technology, 2019, 91: 102990.

. Гариб М. Обзорное исследование преимуществ подземных построек // Инновационные научные исследования, 2021 (3-2): 24-32.

. Garib M. Obzornoe issledovanie preimushchestv podzemnykh postroek // Innovatsionnye nauchnye issledovaniya, 2021 (3-2): 24-32.

. Alkaff S. A., Sim S. C., Efzan M. N. E. A review of underground building towards thermal energy efficiency and sustainable development // Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2016, 60: 692-713.

. Filonenko O. Definition of the parameters of thermal insulation in the zone of building foundation according to the ground freezing depth // Energy Efficiency, 2018, 11(3): 603-626.

. Van Dronkelaar C., Cóstola D., Mangkuto R. A. et al. Heating and cooling energy demand in underground buildings: potential for saving in various climates and functions // Energy and Buildings, 2014, 71: 129-136.

. Stetjukha V. A. Energy efficiency of underground structures in harsh climatic conditions // Magazine of Civil Engineering, 2023, 117(1).

. Stetjukha V. A. Energy efficiency of under-ground structures in harsh climatic conditions // Magazine of Civil Engineering, 2023, 117(1).

. Yang B., Yao H., Wang F. A review of ventilation and environmental control of underground spaces // Energies, 2022, 15(2): 409.

. Yu J., Kang Y., Zhai Z. J. Advances in research for underground buildings: Energy, thermal comfort and indoor air quality // Energy and Buildings, 2020, 215: 109916.

. Li A., Kosonen R., Melikov A. et al. Ventilation and environmental control of underground spaces: a short review // Web of Conferences. EDP Sciences, 2019, 111: 01039.

. Zhang J. Experimental study on ventilation and energy saving of underground buildings based on shallow ground temperature // Arabian Journal of Geosciences, 2019, 12(22): 673.

. Li Jiaxing, Li Angui, Zhang Chi, Guo Jinnan, Yin Yifei, Wang Tianqi, Fan Ying, Hou Yicun. Comparative studies and optimizations of air distribution of underground building ventilation systems based on response surface methodology: A case study // Journal of Building Engineering, 2023,75.

. Sinitsyn V. I., Shurshakova E. V. Sovremennye tendentsii v proektirovanii sistem teplo- gazosnabzheniya i ventilyatsii // Ehkologiya i stroitel’stvo, 2015 (4): 15-17.

. Wen Yueming, Lau SiuKit, Leng Jiawei, Zhou Kai, Cao Shi-Jie. Passive ventilation for sustainable underground environments from traditional underground buildings and modern multiscale spaces // Tunnelling and Underground Space Technology incorporating Trenchless Technology Research, 2023,134.

. Wen Yueming, Lau Siu Kit, Leng Jiawei, Zhou Kai, Cao Shi-Jie. Passive ventilation for sustainable underground environments from traditional underground buildings and modern multiscale spaces // Tunnelling and Underground Space Technology in corporating Trenchless Technology Research, 2023, 134.

. Jacob Jen, Senanayake Rohan. Optimization Approach of Ventilation Systems in Heating, Ventilation and Air Conditioning for an Underground Buildings Transport // Journal of Computational and Theoretical Nanoscience, 2021, 18(4).

. Jacob Jen, Senanayake Rohan. Optimization Approach of Ventilation Systems in Heating, Ventilation, and Air Conditioning for an Underground Building’s Transport // Journal of Computational and Theoretical Nanoscience, 2021, 18(4).

. Ян Сюй. Экспериментальное обсуждение метода устойчивого проектирования подземных зданий на примере изучения конструкции естественной вентиляции подземных зданий // Строительные материалы Цзянси, 2018 (12): 115-116.

. Yan Syui. Ehksperimental’noe obsuzhdenie metoda ustoichivogo proektirovaniya podzemnykh zdanii na primere izucheniya konstruktsii estestvennoi ventilyatsii podzemnykh zdanii // Stroitel’nye materialy Tszyansi, 2018 (12): 115-116.

. Щеклеин С. Е., Шастин А. Г. К проблеме термодинамической оптимизации тепловой защиты зданий // Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE). – 2015. – № 8-9 (172-173). – С. 63-69

. Shcheklein S. E., Shastin A. G. K probleme termodinamicheskoi optimizatsii teplovoi zashchity zdanii // Alternative Energy and Ecology (ISJAEE). – 2015. – № 8-9 (172-173). – Р. 63-69.

. Жданова К. С. Особенности создания микроклимата в подземных сооружениях в условиях вечномерзлых грунтов // Международная научнотехническая конференция молодых ученых БГТУ им. В. Г. Шухова. 2019: 701-705.

. Zhdanova K. S. Osobennosti sozdaniya mikroklimata v podzemnykh sooruzheniyakh v usloviyakh vech-nomerzlykh gruntov // Mezhdunarodnaya nauchno-tekhnicheskaya konferentsiya molodykh uchenykh BGTU im. V. G. Shukhova. – 2019: 701-705.

. Алпатов С. Энергоэффективность подземных объектов с точки зрения комплексного освоения подземного пространства // Путевой навигатор, 2012 (12): 84-91.

. Alpatov S. Energoehffektivnost’ podzemnykh ob”ektov s tochki zreniya kompleksnogo osvoeniya podzemnogo prostranstva // Putevoi navigator, 2012 (12): 84-91.

Сорокин И. А. Теплотехнические аспекты подземных этажей и фундаментов в условиях промерзания грунта // Сибирский федеральный университет, 2020.

. Sorokin I. A. Teplotekhnicheskie aspekty podzemnykh ehtazhei i fundamentov v usloviyakh promerzaniya grunta // Sibirskii federal’nyi universitet, 2020.

. Чжан Я. Исследование тепловой среды замкнутого подземного пространства с помощью численного моделирования // Северо-Китайский энергетический университет, 2022.

. Chzhan Y. A. Issledovanie teplovoi sredy zamknutogo podzemnogo prostranstva s pomoshch’yu chislennogo modelirovaniya // Severo-Kitaiskii ehnergeticheskii universitet, 2022.

. Медведева А. А., Медведева Н. В., Ульянова Т. Ю. Технология утепления подземной части зданий // Технологии XXI века: проблемы и перспективы, 2015: 72.I

. Medvedeva A. A., Medvedeva N. V., Ul’yanova T. Yu. Tekhnologiya utepleniya podzemnoi chasti zdanii // Tekhnologii XXI veka: problemy i perspektivy, 2015: 72.I

. Зубаиров Р. И., Бочкарева Т. М. Анализ конструктивных схем утепления подземной части здания // Современные технологии в строительстве. Теория и практика, 2017, 2: 199-207.

. Zubairov R. I., Bochkareva T. M. Analiz konstruktivnykh skhem utepleniya podzemnoi chasti zdaniya // Sovremennye tekhnologii v stroitel’stve. Teoriya i praktika, 2017, 2: 199-207.

. Стетюха В. А. Оценка эффективности теплоизоляции при использовании подземного пространства // Кулагинские чтения: техника и технологии производственных процессов. – 2014: 160-163.

. Stetyukha V. A. Otsenka ehffektivnosti teploizolyatsii pri ispol’zovanii podzemnogo prostranstva // Kulaginskie chteniya: tekhnika i tekhnologii proizvodstvennykh protsessov. 2014: 160-163.

. Nawalany G., Sokołowski P. Building-soil thermal interaction: A case study // Energies, 2019, 12(15): 2922.

. Aljashaami B. A., Ali B. M., Salih S. A., Alwan N. T., Majeed M. H., Ali O. M., Alomar O. R., Velkin V. I., Shcheklein S. E. Recent improvements to heating, ventilation, and cooling technologies for buildings based on renewable energy to achieve zeroenergy buildings: a systematic review // Results in Engineering. – 2024. – Т. 23. – С. 102769.

. Aljashaami B. A., Ali B. M., Salih S. A., Alwan N. T., Majeed M. H., Ali O. M., Alomar O. R., Velkin V. I., Shcheklein S. E. Recent improvements to heating, ventilation, and cooling technologies for buildings based on renewable energy to achieve zero-energy buildings: a systematic review // Results in Engineering. – 2024. – V. 23. – P. 102769.

. Цюй Шихао, Ван Цуйчан, Дин Юйтин, ЦзоСяохань. Сравнительное исследование применения солнечной энергии для межсезонного накопления тепла и системы отопления с кратковременным накоплением тепла // Журнал Хэбэйского института архитектурной инженерии, 2024, 42(02):108-115.

. Tsyu Ishikhao, Van Tsuichan, Din Yuitin, Tszo-Syaokhan’. Sravnitel’noe issledovanie primeneniya solnechnoi ehnergii dlya mezhsezonnogo nakopleniya tepla i sistemy otopleniya s kratkovremennym nakopleniem tepla // Zhurnal Khehbehiskogo instituta arkhitekturnoi inzhenerii, 2024,42(02):108-115.

. И Чаншэн, Гун Кэцинь, Че Чуньин, НаньДунбо. Исследование межсезонной регенеративной системы солнечных тепловых насосов с наземным источником в районах с сильным похолоданием // Хэнаньская наука, 2024, 42(05):760-768.

. I Chanshehn, Gun Kehtsin’, Che Chun’in, Nan’-Dunbo. Issledovanie mezhsezonnoi regenerativnoi sistemy solnechnykh teplovykh nasosov s nazemnym istochnikom v raionakh s sil’nym pokholodaniem // Khehnan’skaya nauka, 2024, 42(05):760-768.

. Zhou Yixing, Min Chunhua, Wang Kun, Xieи Liyao, Fan Yuanhong. Optimization of integrated energy systems considering seasonal thermal energy storage // Journal of Energy Storage, 2023, 71.

. Zhou Yixing, Min Chunhua, Wang Kun, XieLiyao, Fan Yuanhong. Optimization of integrated energy systems considering seasonal thermal energy storage // Journal of Energy Storage, 2023, 71.

. Ван Чен, Цуй Хайтин, Ван Чао, Чжан Ялэй, Чэнь Хаосун // Наука и технологии в области накопления энергии, 2023, 12(12):3808-3817.

. Van Chen, Tsui Khaitin, Van Chao, Chzhan Yalehi, Chehn’ Khaosun // Nauka i tekhnologii v oblasti nako-pleniya ehnergii, 2023, 12(12):3808-3817.

. Tianf Gao, Xu Han, Hua Zhang, Yichao Geng, Xiaoqian Lian, Zihao Fan. Application of graded phase change materials for solar energy interseasonal storage heating and thermal storage characteristics // Applied Mathematics and Nonlinear Sciences, 2024, 9(1).

. Tianfei Gao, Xu Han, Hua Zhang, Yichao Geng, Xiaoqian Lian, Zihao Fan. Application of graded phase change materials for solar energy interseasonal storage heating and thermal storage characteristics // Applied Mathematics and non-linear sciences, 2024, 9(1).

. Ван Сян, Чжан Сюэлай, Юань Вэйе, Хуа Вэйсань, Хань Синчао. Получение и исследование материалов с фазовым переходом на основе межсезонного аккумулирования тепла // Новые химические материалы, 2019, 47(10): 74-78.

. Van Syan, Chzhan Syuehlai, Yuan’ Vehie, Khua Veisan’, Khan’ Sinchao. Poluchenie i issledovanie mate-rialov s fazovym perekhodom na osnove mezhsezonnogo akkumulirovaniya tepla // Novye khimicheskie materialy, 2019, 47(10):74-78.

. Sharovarova E., Alekhin V., Shcheklein S., Hussein A., Novoselova N. Geothermal power supply of buildings in harsh climatic conditions // Lecture Notes in Civil Engineering. – 2022. – V. 168. – P. 181-189 [43]. Pakhaluev V. M., Shcheklein S. E., Matveev A. V. Geliosistema s sezonnym akkumulyatorom teploty // Alternative Energy and Ecology (ISJAEE). – 2018; (01-03):17-25.

. Пахалуев В. М., Щеклеин С. Е., Матвеев А. В. Гелиосистема с сезонным аккумулятором теплоты // Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE). – 2018;(01-03):17-25.

. Lyu Mehishan’, Li Syanli, Duan’ Mulin’, Lyu Lyankan’. Kratkoe opisanie sistem mezhsezonnogo khraneniya vody i tsentralizovannogo solnechnogo otopleniya i ikh optimizatsii // Teplovaya ehnergiya, ventilyatsiya i konditsionirovanie vozdukha v zdaniyakh, 2015, 34(06):26-30.22.

. Лю Мэйшань, Ли Сянли, Дуань Мулинь, Лю Лянкань. Краткое описание систем межсезонного хранения воды и централизованного солнечного отопления и их оптимизации // Тепловая энергия, вентиляция и кондиционирование воздуха в зданиях, 2015, 34(06): 26-30+22.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.