Теплоснабжение, вентиляция, кондиционирование воздуха, газоснабжение и освещение. Рубрика в журнале - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Строительство и архитектура
Анализ схем вентиляции крытого катка с помощью числовой модели воздушных потоков
Статья научная
Немаловажной задачей при проектировании объектов с искусственным ледовым покрытием является обеспечение их современной системой вентиляции и кондиционирования воздуха, позволяющей поддерживать параметры воздушной среды в объеме помещения арены. Правильно организованный воздухообмен с точно рассчитанной скоростью потоков должен обеспечивать стабильные и комфортные параметры воздуха на катке для различных зон. Однако ввиду сложности картины тепловых, массообменных и воздушных процессов, происходящих в процессе эксплуатации ледовой арены, стандартные методики проектирования часто не позволяют получить желаемый результат. Поэтому на современном этапе крайне актуально стоит вопрос о повышении качества проектирования этих объектов, что возможно сделать с использованием метода компьютерного 3D-моделирования. На данный момент в РФ моделирование воздушных потоков при проектировании крытых ледовых площадок применяется только при строительстве больших объектов государственного масштаба. Данная работа представляет практическое исследование о возможности использования метода числового компьютерного моделирования для разработки решений по улучшению работы систем вентиляции существующего объекта регионального значения.
Бесплатно
Выбор эффективной схемы теплоутилизации в системах вентиляции подземной автостоянки торгового центра
Статья научная
Энергосбережение - важная задача по сохранению природных ресурсов, актуальная для всех отраслей народного хозяйства государств с развитой экономикой. Одним из основных способов энергосбережения является использование вторичных энергоресурсов в системах инженерного обеспечения зданий, в том числе применение различных типов теплообменников в качестве утилизаторов тепла удаляемого вентиляционного воздуха. Однако вопрос эффективного использования теплоутилизаторов в климатических условиях России, в особенности для Южного Урала, недостаточно изучен. Исследование, проведенное авторами, направлено на разработку методов оценки эффективности и целесообразности теплоутилизации в системах вентиляции различных зданий с привязкой к климатическим условиям. В работе рассмотрены вопросы по повышению энергоэффективности систем вентиляции на примере подземной одноуровневой автопарковки на 250 машиномест многофункционального торгового комплекса, общей площадью 10 200 м2 в г. Магнитогорске.
Бесплатно
Статья научная
Теплофизические характеристики конструктивных элементов зданий и сооружений должны удовлетворять предъявляемым требованиям. Поэтому разработка инженерных методов оценки теплозащитных свойств таких строительных элементов является актуальной задачей. Цель исследования. Рассмотреть задачу разработки инженерного метода оценки теплофизических свойств в зоне прокладки совмещенной междуэтажно-балконной плиты через наружную стену здания. Материалы и методы. Проанализированы известные в литературе данные, относящиеся к этой проблеме. Указано, что поставленная задача является весьма сложной, детальное ее решение требует разработки для каждого исследуемого элемента достаточно сложной численной модели температурного поля и выполнения большого объема вычислительной работы. В связи с этим крайне интересен для специалистов приближенный инженерный метод, основанный на современных достижениях теории теплопередачи. Проанализировав процесс переноса теплоты в зоне прокладки совмещенной междуэтажно-балконной плиты, удалось получить достаточно простые аналитические соотношения для решения поставленной задачи. При этом совмещенную междуэтажно-балконную плиту представляли как двусторонний стержень конечной длины, закрепленный в наружной стене здания. Далее такая совмещенная плита мысленно обрезается заподлицо с наружной стеной, а реально потерянная или реально поглощенная теплота в расчетной схеме на основе принципа эквивалентности учитывается численными значениями эквивалентных коэффициентов теплоотдачи для наружной и внутренней поверхностей оставшейся части. Такая расчетная схема будет полностью совпадать с широко известной в литературе схемой первого теплопроводного включения, температура на внутренней поверхности которого определяется по известной формуле. Это позволяет оценить возможность выпадения конденсата в исследуемой зоне при указанной температуре наружного воздуха. Результаты. С помощью анализа полученных соотношений установлено, что при конструировании балконной части плиты следует иметь в виду, что при увеличении ее поперечных размеров возможность выпадения конденсата снижается, а при увеличении ее длины, наоборот, эта возможность повышается. Заключение. Разработанный метод позволяет иметь достаточно отчетливые представления о влиянии размеров наружной части совмещенной междуэтажно-балконной плиты на возможность выпадения конденсата в ее толще в зоне внутренней поверхности наружной стены здания в соответствующих климатических условиях.
Бесплатно
Статья научная
Проблемы энергосбережения и повышения качества в жилищно-коммунальной сфере в настоящее время являются весьма актуальными. Решение этих задач возможно прежде всего за счет внедрения автоматизированных систем управления и реализации в этих системах оптимальных алгоритмов контроля и регулирования процессов отопления и теплоснабжения в целом. Рассматривается задача изучения особенностей гидравлического режима открытых систем теплоснабжения без регуляторов расхода на абонентских вводах. Задача достаточно актуальная, так как заметное количество тепловых сетей является открытым, запрет на их эксплуатацию отменен Федеральным законом № 438-Ф3 от 30.12.2021 года. Выполнен анализ и обобщение литературных данных по проблеме открытых тепловых сетей. Указано, что их гидравлический режим отличается большой сложностью, его характерные особенности в известных литературных источниках недостаточно подробно и недостаточно отчетливо разъясняются, что не способствует повышению как качества эксплуатации открытых сетей, так и качеству учебного процесса в вузах. В данной работе приведен детальный вывод основных соотношений, характеризующих гидравлический режим, при этом предполагалось, что анализируемая тепловая сеть настроена по так называемому принципу «горизонтальной дорожки С.А. Чистовича». Это позволяет свести расчет реальной сети к расчету гидравлического режима одноконтурной эквивалентной тепловой сети, причем при этом использовали законы Кирхгофа для гидравлических цепей, которые, в отличие от электрических цепей, являются всегда нелинейными цепями. Проведен анализ полученных решений для некоторых конкретных случаев, в частности, исследовано влияние величины водоразбора на режим отопления абонентов при различных характеристиках системы теплоснабжения и температуры наружного воздуха. Приведенные алгоритмы могут быть использованы как в составе алгоритмического обеспечения автоматизированных систем управления теплоснабжением, так и в учебных целях.
Бесплатно
К решению задачи количественного регулирования в системах теплоснабжения
Статья научная
Хорошо известно, что количественное регулирование процесса теплоснабжения обладает рядом существенных преимуществ и широко используется за рубежом. Применяется такой способ регулирования и в Российской Федерации. Вместе с тем задача алгоритмизации количественного регулирования является в настоящее время все-таки достаточно проблематичной и требует дальнейшего развития. Так, например, следует признать, что литературные данные по алгоритму, предложенному, как это нам представляется, в свое время Е.Я. Соколовым, характеризуются «пропущенностью» процедуры вывода и обоснования, что нежелательно, в частности, с точки зрения учебных целей. Кроме того, алгоритм «не работает» во всем диапазоне тепловых нагрузок (наружных температур). Цель исследования: разработать алгоритм количественного регулирования с целью последующего его использования в составе алгоритмического обеспечения автоматизированной системы управления (АСУ) процессом теплоснабжения.
Бесплатно
О реализации канала обратной связи в системах автоматического управления отоплением зданий
Статья научная
Рассматривается задача определения температуры внутреннего воздуха при построении замкнутых систем автоматического управления отоплением зданий. Проанализированы известные в литературе способы решения данной проблемы. Указано, что ни метод представительной точки (точек), ни многодатчиковые как проводные, так и беспроводные сети, ни метод физической модели, ни метод температуры в вентиляционных каналах нельзя признать достаточно совершенными для определения средней температуры внутреннего воздуха здания. Проблема требует дальнейшей проработки и развития. В работе предложены достаточно простые способы определения этой величины. Существо этих способов заключается в том, что температура обратной воды несет в себе информацию о всех влияющих на теплопотребление величинах, в том числе и о температуре внутреннего воздуха, поэтому, привлекая модель теплообмена, можно по температуре обратной воды оценить и температуру внутреннего воздуха. Необходимо только при этом модель теплообмена должным образом настроить на экспериментальные данные (на конкретное здание). Для реализации способов в одном из случаев необходимо измерять массовый расход теплоносителя на всю систему отопления, а также температуру наружного воздуха, температуру прямой и температуру обратной воды. В другом же случае измерять температуру наружного воздуха не требуется, поскольку при этом учитываются несколько иные соотношения реального теплообмена. Приведено настроенное по экспериментальным данным уравнение, которое может быть использовано для контроля температуры внутреннего воздуха здания в контуре автоматического управления. Показано, что качество параметрической идентификации использованной для контроля модели теплообмена достаточно высокое.
Бесплатно
Об одном решении задачи выбора количества и мощности котлов при проектировании котельной установки
Статья научная
Введение. Проблема энергосбережения в жилищно-коммунальной сфере является актуальнейшей проблемой настоящего времени, ее решение возможно в том числе и за счет рационального выбора технического состава котельной установки, поэтому рассмотрение вопросов проектирования котельных является важной задачей. Цель исследования. Рассмотреть задачу выбора количества и мощности котлов для проектируемого источника теплоснабжения. Материалы и методы. Проанализированы известные в литературе способы решения данной проблемы. Указано, что поставленная задача является весьма сложной прежде всего из-за ее многокритериальности и что в литературе по ее решению имеются рекомендации в основном качественного характера. Результаты. Предложена новая формализованная методика расчета, включающая три варианта решения этой задачи. Установлено, что количество котлов в котельной во всех трех вариантах расчета совсем не зависит от расчетной тепловой нагрузки, а определяется только расчетной и допустимой температурами внутреннего воздуха, а также расчетной и средней за отопительный период температурами наружного воздуха. Большее количество котлов получается при расчете по первому варианту, а меньшее - при расчете по третьему варианту, поэтому первый вариант является предпочтительным в том смысле, что при его реализации вполне возможен номинальный или близкий к номинальному режим работы котлов в течение всего отопительного периода. Достигается это за счет изменения числа включенных в работу котлов. Второй вариант решения задачи предусматривает установку в котельной двух типов котлов, в двух других вариантах котлы однотипные. Примечательно, что номинальная мощность котлов, рассчитанных по первому варианту, равна номинальной мощности котлов, рассчитанных по второму варианту для условий работы при средней наружной температуре отопительного периода. Номинальная мощность дополнительного котла для второго варианта равна номинальной мощности котлов для третьего варианта расчета. Заключение. Разработанная методика позволяет упорядочить процедуру выбора возможных вариантов технического состава котельной, сокращает число таких возможных вариантов, что в последующем при экономическом анализе, а также и в целом при проектировании способствует уменьшению объема вычислительной работы. Методика апробирована на конкретном примере и рекомендуется для использования при решении проектных задач.
Бесплатно
Об управляемости температурного режима отапливаемых зданий
Статья научная
Температура внутреннего воздуха различных помещений отапливаемых зданий зачастую должна быть разной. Вместе с тем количество применяемых при этом управляющих воздействий достаточно ограничено: как правило, регулируют либо температуру, либо расход теплоносителя на индивидуальном тепловом пункте (ИТП) здания. Причем расход теплоносителя почти никогда не изменяют из-за неизбежности гидравлической разрегулировки системы отопления, поэтому для управления температурным режимом зданий, как правило, доступно только одно управляющее воздействие - это температура теплоносителя на ИТП. В связи с этим вполне естественно возникает вопрос об управляемости температурного режима зданий, то есть о возможности поддержания различных температур в различных помещениях. Для решения этой задачи предложено математическое описание температурного режима различных помещений здания с двухтрубной системой отопления. Это описание представляет собой матричную систему дифференциальных уравнений первого порядка. При этом используются понятия избыточной температуры внутреннего воздуха и избыточной температуры теплоносителя. Найдены условия полной управляемости объекта. Для этого была вычислена матрица управляемости, показано, что ее определитель может быть выражен через определитель Вандермонда. Это обстоятельство существенно упростило определение условий управляемости. Отмечено, что для полной управляемости объекта необходимо, чтобы все его помещения различались бы либо по теплозащитным и теплоинерционным свойствам, либо по характеристикам установленных в них отопительных приборов. В большинстве практических случаев такого различия обычно нет, поэтому температурный режим отапливаемых зданий, как правило, является неполностью управляемым.
Бесплатно
Обзор технологий энергосбережения в автономных системах теплоснабжения
Статья научная
Нормативные документы в области сбережения энергетических ресурсов ориентируют разработчиков систем теплоснабжения на поиск новых эффективных, энергосберегающих решений управления теплоснабжением. Настоящая статья содержит обзор существующих технологий энергосбережения в автономных системах теплоснабжения объектов, проведён анализ существующих технических решений и алгоритмов, в ходе которого было выявлено минимально необходимое оборудование в существующих энергосберегающих технологиях в автономных системах теплоснабжения для эффективного управления тепловым режимом. Предложены дополнительные возможности совершенствования систем энергосбережения, которые позволят повысить эффективность управления автономными системами теплоснабжения.
Бесплатно
Статья научная
Проблема энергосбережения в жилищно-коммунальной сфере в настоящее время является весьма актуальной. Решение этой задачи возможно прежде всего за счет разработки и реализации в системах автоматизации оптимальных алгоритмов управления процессами отопления и теплоснабжения в целом. Рассматривается проблема выбора температуры и расхода теплоносителя по критерию минимума затрат электрической энергии на перекачку и сокращения тепловых потерь при его транспортировке по теплопроводам. При решении задачи учитываются характеристики теплопотребляющего оборудования и то значение теплоты, которое, собственно, необходимо для поддержания требуемой температуры микроклимата зданий. Также при этом считается, что коэффициент полезного действия (КПД) сетевых насосов зависит от подачи - расхода перекачиваемой среды, а объект теплоснабжения представляется эквивалентным отопительным прибором. Данная задача представляет собой условную задачу оптимизации с двумя аргументами. Решение задачи приводит к необходимости отыскания корней полного алгебраического уравнения четвертой степени, в работе для этого использовали известные онлайн-калькуляторы. Приведены данные расчета оптимальных температуры и расхода для конкретных условий. Численными исследованиями подтверждено, что в используемых в работе экстремальных точках действительно достигается локальный минимум критерия оптимизации. Указаны способы определения параметров отопительного прибора, являющегося расчетным эквивалентом теплопотребляющего оборудования объекта как по эксплуатационным, так и по расчетным данным, используемым при проектировании системы теплоснабжения. Установлено, что в тепловых сетях следует применять качественно-количественное регулирование процесса теплоснабжения, т. е. при изменении температуры наружного воздуха необходимо изменять не только температуру теплоносителя, но и его расход. Следует подчеркнуть, что в настоящее время в подавляющем большинстве случаев используется качественный метод регулирования процесса теплоснабжения. Полученные результаты могут быть использованы в составе алгоритмического обеспечения современных систем управления теплоснабжением.
Бесплатно
Статья научная
Проведены исследования скорости воздушного потока в выходном канале шахты естественной вентиляции МКД при различных температурах окружающего воздуха, а также представлены математические выражения для определения мощности, вырабатываемой ветрогенератором. Предложен альтернативный источник энергии, использующий ресурсы многоквартирного дома для получения электроэнергии. Разработанный источник автономного электроснабжения на основе восходящих тепловых потоков возможно использовать для освещения лестнично-лифтовых узлов, подвальных и чердачных помещений. Проведённые исследования и измерения показали целесообразность и актуальность проделанной работы и перспективы дальнейших исследований в этом направлении.
Бесплатно
Режим энергосбережения для автономных систем теплоснабжения
Статья научная
Настоящая статья посвящена теоретическим и экспериментальным исследованиям теплофизических свойств объектов для определения требуемой мощности источника тепла, а также разработке алгоритма энергосберегающего управления автономной системой теплоснабжения. Описаны основные достоинства разработанной установки, которая позволяет без использования различного климатического оборудования, устанавливаемого вне отапливаемого объекта, определять оптимальное время включения системы теплоснабжения на разогрев к нужному моменту времени по коэффициенту активной работы, а в случае отсутствия коэффициента активной работы системы теплоснабжения - определять оптимальное время включения системы теплоснабжения на разогрев по времени изменения температуры внутри объекта.
Бесплатно
Теоретический анализ решений по вентиляции и дымоудалению помещений крытых парковок
Статья научная
Одной из самых актуальных проблем мегаполисов является опережения темпов роста автомобилизации населения над обеспеченностью машин парковками. В настоящее время автопарковки закрытого типа становятся неотъемлемой составной частью инфраструктуры крупных городов России. Это приводит к поискам новых решений, обладающих инвестиционной привлекательностью и нацеленных на увеличение эффективности функционирования автомобильных парковок. При проектировании вентиляции подземных автостоянок основными задачами являются следующие: обеспечение нормативных параметров внутреннего воздуха; обеспечение пожаробезопасности, взрывобезопасности; проведение мероприятий, направленных на охрану окружающей среды. В настоящее время остаются актуальными вопросы совершенствования систем вентиляции и улучшения при их проектировании характеристик систем, обеспечивающих эффективную работу, повышение требований безопасности, нахождение более экономически выгодных решений. В статье приведены результаты расчетов и сравнения характеристик двух технических решений обеспечивающих эффективную работу систем вентиляции и дымоудаления автостоянок закрытого типа. Разработана модель воздушных течений в помещении с помощью программы SOLIDWORKS.
Бесплатно
Статья научная
Одним из наиболее вредных, с точки зрения производственных выбросов, является процесс нанесения покрытий методом гальванизации. Источником выделения вредных веществ является технологическое оборудование: установки, реакторы, гальванические ванны, погрузочные машины. Задача исследования заключается в разработке оперативных, эффективных и экономически выгодных решений для обеспечения требуемого микроклимата в рабочей зоне на производстве. Для оценки двух альтернативных проектных решений выполнен расчет капитальных и эксплуатационных затрат на реализацию проекта вентиляции гальванического цеха, первый вариант - с применением двухсторонних бортовых отсосов, второй - с применением бортовых отсосов со сдувом. Выполненная работа показывает, что одним из наиболее эффективных энергосберегающих решений при проектировании вентиляции гальванических производств является использование в конструкции гальванических ванн в качестве местной вытяжной вентиляции бортовых отсосов со сдувом вместо стандартных двухбортовых отсосов. За счет сокращения расходов удаляемого воздуха при реализации проекта вентиляции снижаются капитальные затраты на оборудование и материалы, а также эксплуатационные затраты на тепловую и электрическую энергию.
Бесплатно
