TECHNICAL AND ECONOMIC EFFICIENCY OF USING RECUPERATORS BASED ON CROSS‑SHAPED HEAT PIPES IN VENTILATION SYSTEMS OF SMALL INDUSTRIAL WORKSHOPS
Article Sidebar
Main Article Content
Abstract
This paper presents a techno-economic assessment of implementing local air heat recovery systems based on cross-shaped heat pipes in small-scale production workshops with elevated dust concentrations. Using the climatic conditions of Simferopol as a case study, a comparative analysis of capital and operating expenditures was conducted for four supply and exhaust ventilation configurations: a gas-fired air heater, an electric air heater, a plate heat recuperator, and the proposed cross-shaped heat pipe unit. The simple and discounted payback periods, as well as the economic efficiency coefficient, were calculated to evaluate the feasibility of the proposed solution.
Materials and methods: the study employed materials and methods related to the technical and economic justification for implementing technically complex systems under market conditions in countries with developing economies.
Results: the results of the technical and economic assessment were obtained. The simple payback period amounted to 0,76 years, the discounted payback period was 0,87 years, and the economic efficiency coefficient was 1,308.
Conclusions: the technical and economic feasibility study confirmed the viability of implementing recuperators based on cross‑shaped heat pipes. The economic benefit is achieved through reduced consumption of traditional energy sources and minimized maintenance costs. The design features of cross‑shaped heat pipes (physical separation of flows, resistance to dust deposits, low hydraulic resistance) ensure the stability of technical and economic indicators throughout the entire lifecycle of the installation.
Article Details
References
Сканави А.Н., Махов Л.М. Отопление: Учебник для вузов. – М.: Издательство АСВ, 2008. – 576 с.
Васильев, Г.П. Источник вторичных энергоресурсов – вентиляционные выбросы жилых квартир / Г.П. Васильев, Н.А. Тимофеев, А.А. Бурмистров // Журнал «Энергосбережение». – 2010. – №4. – С. 14-18.
О.Н., Ангелюк И.П., Петренко Д.М. Критический анализ существующих схем рекуперации воздуха / Журнал «Строительство и техногенная безопасность» – 53-57 с.
Зайцев О.Н., Ангелюк И.П., Петренко Д.М. Системы рекуперации воздуха: сравнительный анализ преимуществ и недостатков / Методология безопасности среды жизнедеятельности // Сборник научных трудов ХVIII Международной научно-практической конференции. Симферополь, 2025 – 528-532 с.
Зайцев О.Н., Ангелюк И.П., Петренко Д.М., Захаров А.С. Исследование тепловой эффективности и аэродинамических характеристик рекуператора с крестообразными тепловыми трубами методами CFD-моделирования / Журнал Парадигма // номер 3-1, 2026. – 228-238 с.
Зайцев О.Н., Ангелюк И.П., Петренко Д.М., Захаров А.С. Численное моделирование теплообмена и гидродинамики в рекуператоре воздуха на основе тепловых труб / Журнал Парадигма // номер 2-2, 2026. – 178-185 с.
Зайцев, О. Н. Технико-экономическое обоснование использования системы рекуперации теплоты дымовых газов / О. Н. Зайцев, И. П. Ангелюк // Строительство и техногенная безопасность. – 2019. – № 16 (68). – С. 99–104.
Ардзинов, В. Д. Сметное дело в строительстве / В. Д. Ардзинов, Н. И. Барановская, А. И. Курочкин. – СПб.: Питер, 2009. – 377 с.
Пашенцев, А. И. Стратегическое управление экономической безопасностью: учеб. пособие / А. И. Пашенцев, Г. Н. Ротанов, А. В. Финогентова, Е. Н. Ситникова. – Симферополь: Диайпи, 2019. – 274 с.
СП 60.13330.2012 Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха: актуализированная редакция СНиП 41-01-2003. – М.: Аналитик, 2012. – 81 с.
СП 131.13330.2012 Строительная климатология: актуализированная редакция СНиП 23-01-99. – М.: ЦПП, 2012. – 109 с.
СП 56.13330.2021 Производственные здания: актуализированная редакция СНиП 31-03-2001. – М.: РСТ, 2021. – 67 с.
Постановление Правительства РФ от 04.05.2012 № 442 «О функционировании розничных рынков электрической энергии, полном и (или) частичном ограничении режима потребления электрической энергии» (с изм. и доп. на 01.01.2026).
Faisal Z.A., Eidan A.A., Al-Manea A. Review of the effectiveness of heat pipe heat exchangers for waste heat recovery in HVAC systems // Engineering Research Express. – 2025. – Vol. 7. – P. 032504. DOI: 10.1088/2631-8695/ae05e7.
Zhang D., Tao W.Q., He Y.L. Review of Recent Applications of Heat Pipe Heat Exchanger Use for Waste Heat Recovery // Energies. – 2024. – Vol. 17 (11). – P. 2504. DOI: 10.3390/en17112504.
Ali S.M., Sarsam W.S. Theoretical and experimental investigation of a heat pipe heat exchanger for energy recovery of exhaust air // Heat Transfer. – 2022. – Vol. 51 (4). – P. 3600–3619. DOI: 10.1002/htj.22466.
Sanaye S., Talaee M.R. Thermal-economic analysis of a heat pipe heat exchanger for energy recovery in air conditioning applications // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part A: Journal of Power and Energy. – 2009. – Vol. 223 (8). – P. 925–937. DOI: 10.1243/09576509JPE814.
Ramos J., Chong A., Tan C.K., Matthews J., Boocock M., Jouhara H. CFD simulation and analysis of gas to water two phase closed thermosyphon based heat exchanger // Heat Transfer XIII: Simulation and Experiments in Heat and Mass Transfer / Brebbia C.A., Sundén B. (Eds.). – Coruna: WIT Press, 2014. – P. 217–228. (WIT Transactions on Engineering Sciences; Vol. 83).
Glavachka V., Kiselev V.G., Matveev Yu.N., Rabetsky M.I., Schtulz P. Unified heat pipe heat exchangers used for heat recovery // Heat Pipe Technology: Volume 2. Materials and Applications / Vasiliev L.L. (Ed.). – Begell House. – ISBN: 0-8493-9922-X.