Чем занимаются на факультете низкотемпературной энергетики в Университете ИТМО
Поговорим о том, что изучают магистры и делают выпускники факультета — бытовых холодильных системах, кондиционерах для архитектурных памятников и криокамерах.
Что это за факультет
Факультет низкотемпературной энергетики (ФНТЭ) является частью Мегафакультета биотехнологий и низкотемпературных систем (МФ БТиНС). Здесь изучают технологии, связанные с производством сжиженного газа, системами кондиционирования, возобновляемыми источниками энергии (ВИЭ) и холодильным оборудованием.
«По оценкам Международного энергетического агентства, до 30% всей энергии планеты потребляют инженерные системы зданий и сооружений. Исследования факультета направлены на сокращение потерь как в производстве, так и в потреблении энергетических ресурсов.Грамотные специалисты, способные разрабатывать энергоемкие инженерные системы зданий и использующие энергосберегающие технологии, будут всегда востребованы. Наши выпускники успешно работают в области генерации, транспортирования и использования энергетических ресурсов, в основном в области теплоэнергетики»
— Андрей Никитин, декан факультета
На фото: Андрей Никитин
Факультет сотрудничает со специалистами из крупных международных институтов, европейских и российских организаций. Студенты и преподаватели реализуют совместные проекты с коллегами из Канзасского университета в США, Университета Лозанны в Швейцарии. Среди партеров также числится водоканал Санкт-Петербурга, компания «Ленгипротранс», проектирующая объекты транспортной инфраструктуры, и производитель компрессорного оборудования Bitzer.
Далее мы расскажем, чем конкретно занимаются студенты и преподаватели НТЭ.
Разрабатывают системы жизнеобеспечения
Этому направлению посвящена программа «Проектирование тепломассообменного оборудования и систем жизнеобеспечения». В её рамках студенты разрабатывают микроклиматические установки, регулирующие влажность, температуру и чистоту воздуха.
«На программе есть две специализации: проектирование тепломассобменного оборудования холодильной техники и пневматики; системы жизнеобеспечения в зданиях, сооружениях и автономных объектах. У программы корпоративный статус: в качестве индустриального партнера для первой специализации выбрали научно-производственное объединение «Компрессор». Вторая специализация связана с вопросами микроклимата, без которого невозможно строить и эксплуатировать современные объекты»— Владимир Пронин, руководитель программы и академик Международной академии холода
Магистры получают навыки, необходимые для работы во многих сферах, в том числе космической отрасли и агропромышленности. Так, выпускница ФНТЭ Александра Бажанова трудится в департаменте систем кондиционирования Mitsubishi Electric в России.
«В своем департаменте я курирую два региона — это Северо-Западный Федеральный округ и Дальний Восток. Как бы тривиально это ни звучало, но самое полезное, что дал университет, — это знания. Университет учит самостоятельности, организованности, быстрому реагированию на изменения, причем не только в состоянии стресса во время сессии, но и в стабильности, когда ты ее закрыл.В этом году компания впервые приняла студента Университета ИТМО на практику. Стажер мог попробовать себя как в отделе продаж, так и в техническом отделе, чтобы понять, где бы он хотел развиваться дальше. Какую бы вы ни выбрали сферу работы, нужно находиться там, где интересно. Только так возможно стать классным специалистом в своей области — без драйва ничего не получится»
— Александра Бажанова
На фото: Александра Бажанова
Mitsubishi Electric — один из партнеров Университета ИТМО. Инженеры японской компании участвовали в нескольких совместных проектах. В 2018 году мы запустили образовательную программу развития энергосберегающих технологий в строительстве. Это — курс занятий для магистров ФНТЭ, на которых специалисты Mitsubishi Electric рассказывали о технологиях для охлаждения дата-центров, а также возможностях тепловых насосов и многозональных систем кондиционирования. Сотрудники факультета работали и с другой корпорацией — LG. Они составляли математические модели оборудования для кондиционирования воздуха. Их использовали для создания климатических комплексов, управляемых нейронными сетями.
Если говорить о более свежих проектах, то в феврале этого года команда ФНТЭ представила энергоэффективную систему кондиционирования для исторических зданий, которым нужны особые условия. Она не требует установки массивных технологических коробов, портящих фасады памятников архитектуры. Принцип работы установки напоминает холодильник. Летом горячий воздух поступает в теплообменник, где отдает часть энергии теплоносителю — воде. Она идет к испарителю теплового насоса, который передает тепло по фреоновому контуру на конденсатор (он установлен на вытяжке). Зимой энергообмен происходит в обратном порядке.
«Мы работаем над повышением энергоэффективности систем вентиляции, — рассказывает. Для этого мы создали оборудование, которое использует теплоту вытяжного воздуха. То есть практически при любой температуре мы можем «отнимать» тепло у воздуха, который выбрасывается на улицу, и передавать тому, что нагнетается в помещения. При этом потребляется совсем немного энергии, а тепла отдается достаточно много. Это в зимнее время, а в летнее — она работает обратным образом, остужая поступающий с улицы воздух»— Сергей Муравейников, руководитель команды изобретателей ФНТЭ
По словам разработчиков обычно на кондиционирование уходит порядка 60% энергии, потребляемой зданием. Новая система позволит сэкономить до 80% этого объема.
Проектируют холодильное оборудование
Этими вопросами занимаются магистранты, обучающиеся по направлениям «Промышленные холодильные системы и тепловые насосы» и «Твердотельные системы охлаждения».
«Технологии охлаждения применяются практически во всех областях человеческой жизнедеятельности: энергетика, сельское хозяйство, биология, горное дело, космос, строительство, транспорт. Для техники низких температур основной тренд — повышение ее энергетической эффективности и экологической безопасности.Усилия ученых сконцентрированы на этих направлениях. Большой интерес для исследования представляют новые принципы охлаждения и повышения давления газов, использование для охлаждения возобновляемых источников энергии, создание сложных комплексов одновременной генерации теплоты, холода и электроэнергии и многое другое».
— Александр Бараненко, профессор ФНТЭ и академик Международной академии холода
На фото: Александр Бараненко
Преподаватели и магистранты уже реализовали несколько совместных проектов с крупными производителями холодильного оборудования. Например, мы помогали немецкому концерну BSH Hausgeräte GmbH сократить уровень шума вентиляторов в бытовых холодильниках с технологией no-frost. Совместно с Ariston мы решали вопрос интеграции теплофизических методов, чтобы повысить энергоэффективность технологического оборудования производственной линии компании.
На факультете занимаются не только разработкой новых холодильных установок, но и популяризацией этого вида деятельности (в том числе среди молодежи). Так, в Университете ИТМО на базе МФ БТиНС развернут тематический центр WorldSkills. Это — международное движение, участники которого повышают престиж различных профессий. Направление «Холодильная техника и кондиционирование» считается одним из самых сложных среди дисциплин WorldSkills. Участники учатся выполнять монтаж и пусконаладку холодильной установки, изготавливать части фреонопровода, программировать контроллеры и решают другие практические задачи.
«К настоящему моменту через Центр компетенций в Университете ИТМО прошло огромное количество как участников, так и преподавателей, которые сейчас развивают холодильную технику, в том числе по стандартам WorldSkills в своих учебных заведениях»— Андрей Пивинский, член экспертного совета WorldSkills Russia
Занимаются криогенными системами
Криогенная техника — это область теплофизики, которая работает с температурами от -80 до -273 °C. Такая низкая температура меняет свойства материалов, они могут приобретать «сверхэффекты»: среди них — электрическая сверхпроводимость и сверхтекучесть гелия.
«Криогенная техника применима во всех сферах — от сверхпроводящих магнитов ТОКАМАКА до систем криотерапевтического лечения тяжелых болезней. Основной тренд современных исследований — развитие отрасли производства и потребления сжиженного природного газа, в том числе развитие отечественного машиностроения для обеспечения действующих и строящихся предприятий криогенной техникой. Также начинается строительство криогенных сверхпроводящих линий электропередачи, идет развитие транспорта на сверхпроводящей магнитной подвеске»— Александр Баранов, профессор факультета и академик Международной академии холода
На фото: Александр Баранов
Изучением криогенных систем занимаются магистранты, обучающиеся по программе «Техника и технологии сжиженного природного газа». Такие специалисты нужны во всех областях, связанных с криогенными технологиями — не только в производстве энергоносителей. Например, выпускник магистратуры Иван Баранов сегодня занимает должность генерального директора «Крион» (компания производит криосауны).
«Я хотел изучать именно криогенные системы, так как там очень много пространства для развития, а в России одна из самых сильных криогенных школ. Мне были интересны криотерапевтические аппараты. Они появились и особенно хорошо развились именно в Университете ИТМО.«Крион» был основан выпускниками кафедры криогенной техники еще в 90-е и сейчас продолжает тесно сотрудничать с ИТМО. Я попал в набор магистрантов, которые проходили практику в «Крионе», а дальше решил остаться тут. С каждым годом все становится сложнее и интереснее. Периодически я выступаю на международных научных конференциях»
— Иван Баранов
Компания «Крион» не единственная, с которой сотрудничает ФНТЭ. В 2018 году Университет ИТМО подписал партнерское соглашение с ООО «Кировский завод Газовые технологии». Магистранты нашего университета теперь проходят стажировку на предприятии и развивают технологии сжиженного природного газа совместно со специалистами завода. Мы уверены, что результаты совместной работы найдут применение в отечественной промышленности.
Материалы для дополнительного чтения в нашем блоге:
