CC BY
27
3. Мальований М.С. Свiтовий досвiд, переваги та недолши застосування теплових насоив у теплоенергетиц Украши / М.С. Мальований, О.Ю. Берлшг // Вiсник Вшницького полггехшч-ного iн-ту : зб. наук. праць. - 2012. - № 3. - С. 89-94.
4. Stephen P. Kavanaugt. Kevin Rafferty. Ground-Source Heat Pumps / P.Stephen. ASHRAE. 1997. - 346 p.
5 : поабник з проектування шженерних систем житлових i громадських будинкiв з тепло-вими насосами. - К. : Вид-во "Либщь", 2010. - 82 с.
6. Моркляник Б.В. Закономiрностi деформування геомеханiчноï системи "Фундамент -грунтовий масив" в зонi дп колектора теплового насоса : монографш / Б.В. Моркляник. - Львш : Вид-во "Захщ-друк", 2015. - 272 с.
7. ION Energosberezhenie.com. [Electronic resource]. - Mode of access http://www.energosbe-rezhenie.com.
Надтшла до редакцп 28.10.2016р.
Моркляник Б.В., Брездень Б.Е., Проценко П.А. Технико-экономические принципы проектирования тепловых насосов с горизонтальными и вертикальными коллекторами
Рассмотрена эффективность применения тепловых насосов с горизонтальными и вертикальными коллекторами. Приведен важнейший технико-экономический показатель теплового насоса - коэффициент его эффективности. Построены графики зависимости удельной мощности отбора тепла почвы от его влажности и вида для горизонтального и вертикального коллекторов теплового насоса. Рассчитан приближенный срок окупаемости теплового насоса. Показано соотношение электрозатратности на работу теплового насоса и производимой им тепловой электроэнергии для некоторых стран Европы. Указаны основные недостатки тепловых насосов с горизонтальными и вертикальными коллекторами.
Ключевые слова: тепловой насос, горизонтальный коллектор, вертикальный коллектор, влажность почвы.
Morklianyk B.V., Brezden B.Ye., Protsenko P.O. Technical and Economic Design Principles of Heat Pumps with Horizontal and Vertical Collectors
The article deals with the efficiency using of heat pumps with horizontal and vertical collectors. The most important technical and economic performance of heat pump - the coefficient of efficiency is considered. Diagrams of dependence between a heat power selection from the soil and its humidity and type for horizontal and vertical collectors of heat pump are constructed. The approximative payback period of heat pump is calculated. A correlation between electrical heat pump's work and thermal energy that made by it for some European countries is shown. The main problems of heat pumps with horizontal and vertical collectors аге listed.
Keywords: heat pump, horizontal collector, vertical collector, humidity of the soil.
УДК 674:621.928.93
ЧИННИКИ КОМПЛЕКСНОГО ВИР1ШЕННЯ ПИТАННЯ ЕКОЛОПЧНО1 ЕФЕКТИВНОСТ1 ПРОЦЕС1В ЗНЕПИЛЕННЯ НА ДЕРЕВООБРОБНИХ
пщпрнемствАХ
Ю.Р. Дадак1, А .В. Ляшеник2
Визначено чинники, яю формують еколопчну ефектившсть процесш знепилення на шдприемствах деревообробно'1 галуз^ та встановлено ïx взаемозв'язок з метою прийнят-тя ефективних ршень на осж^ запропонованого "трикутника компромюш". Обгрунто-
1 доц. Ю.Р. Дадак, канд. техн. наук - НЛТУ Украши, м. Львгв;
2 доц. А.В. Ляшеник, канд. техн. наук - Коломийський полггехшчний коледж
вано актуальшсть мiжгалузевого пiдходу до виршення питания знепилення та тран-спортування вiдходiв на деревообробних пiдприeмствах. Проаналiзовано основш типи аспiрацiйних систем та, на основi аналiзу, доведено, що наявш конструкцп не забезпе-чують комплексного шдходу до питання збалансування еколопчних та енергетичних чинникiв. Запропоновано термш "екологiчна енергоефективнiсть", який визначае до-цiльнiсть мiжгалузевого вирiшення питань еколопчно! ефективностi та енергоощаднос-т у процесах знепилення на пiдприемствах деревообробно! галузi.
Ключов1 слова: пил деревини, аспiрацiйна система, знепилення, санiтарнi умови пра-цi, енергоспоживання, енергетична ефектившсть, трикутник компромiсiв, екологiчна енергоефективнiсть.
На сучасних деревообробних пiдприeмствах у процесах мехашчного об-роблення деревини утворюеться значна кiлькiсть здрiбненоí деревини, тирси та пилу. Потрапляння пилу деревини у пов^яне середовище робочо1 зони е штд-ливим для робггнитв i часто е причиною рiзноманiтних професiйних захворю-вань. Крiм цього, пил спричиняе швидке зношування обладнання та зниження якостi продукцií. Для забезпечення нормальних умов працi на деревообробних шдприемствах використовують аспiрацiйно-повiтроочищувальнi системи (АПС), ят призначенi для транспортування пилу та тирси за межi робочо1 зони цеху та очищення аспiрацiйного повiтря вiд забруднювачш. Пил i тирса влов-люються i акумулюються пиловловлювальними апаратами. Сучаснi технологií використання вiдходiв деревообробного виробництва дають змогу розглядати тирсу, пил та ^бш кусковi вiдходи не тшьки як сировину для виготовлення де-ревинних композицiйних матерiалiв, а як додаткове джерело енерги для шд-приемства. Отже, з використанням сучасних конструкцш АПС можна вирiшити одночасно юлька питань:
1) створення нормальних санггарних умов працi робггниыв;
2) зниження еколопчного навантаження деревообробних шдприемств на довыл-
ля;
3) рацюнальне використання вiдходiв унаслiдок 1х подальшого перероблення.
Питання забезпечення нормальних умов пращ робинитв, покращення еко-
лопчно!' ситуацií навколо деревообробного пiдприемства, ресурсоощадносп е надзвичайно актуальними. У рiзний час означенi питання вирiшували по^зно-му. У 60-80-х роках ХХ ст. основним пристроем для очищення асшрацшного повiтря були циклони рiзних модифiкацiй. Основним завданням асшрацшно-пов^оочишувальних систем (АПС) у цей перюд був вiдбiр пилу, тирси та ^бних кускових вiдходiв вiд верстата i подача тако1 сумiшi до циклона. На бшьшосп деревообробних шдприемств режими роботи АПС передбачали íх безперервне функцiонування у постiйному режим з максимальними витратами повiтря, тобто не враховувався коефщент одночасностi роботи обладнання. Таким чином енерпя витрачалася на аспiрацiю повiтря ввд обладнання, яке на цей час не працюе.
З розвитком деревообробно!' галузi почали придшяти бiльшу увагу питаниям екологи. Виникла потреба у вищiй ефективносп повiтроочищувальних пристро1в. Задачу, в основному, виртували встановленням додаткових рукав-них фiльтрiв пiсля циклонiв, або ускладненням конструкцií пов^оочищуваль-ного обладнання. Обидва шляхи приводять до значного шдвищення коефь цiента гiдравлiчного опору сепараторiв. Пiдвищення гiдравлiчного опору, вод-
ночас, нерозривно пов'язане з витратами електроенергп, отримання яко1 супро-воджуеться значним антропогенним тиском на навколишне середовище. На сьогодш завдяки спалюванню палива (враховуючи дрова й iншi бiоресурси) ви-робляеться значна частка енергií [9]. Водночас спалювання палива з метою отримання електроенергп е найважлившим постачальником у середовище заб-руднювальних речовин.
Структура надходження шшдливих речовин в атмосферне пов^я вiд рiз-них галузей господарства така: тепловi електростанцц - 24 %; нафтодобування та нафтох1мш - 16 %; автомобшьний транспорт - 13 %; кольорова металурпя -11 %; промисловкть будматерiалiв - 8 %; хiмiчна промисловiсть - 1 %. У свт щорiчно спалюють у середньому до 10 млрд т палива. При цьому витрачаеться 20 млрд т кисню та утворюеться 22 млрд т вуглекислого газу, 150 млн т дюкси-ду срки, 200-700 млн т пилу й диму та багато шших шкiдливих речовин [4].
Тепловi електростанцп, що, зокрема, е джерелом енергопостачання дерево-обробних пiдприемств, викидають в атмосферу гази, ят мiстять види сiрки й азоту, попiл, метали. Саме тепловi електростанцií найбiльшою мiрою "ввдповь дальнi" за парниковий ефект, що шдсилюеться, i випадання кислотних опадiв. Тепловi електростанцií у 2-4 рази сильшше забруднюють середовище радюак-тивними речовинами, порiвняно з АЕС тако1 ж потужностi [1]. Отже, надмiрнi витрати електроенергií на асшращю та повiтроочищення призводять до попр-шення екологiчноí ситуацií.
Окремо варто наголосити на негативному впливi деревного пилу на робгг-никш. Деревний пил, який знаходиться в робочш зош, може спричиняти цiлий спектр захворювань, залежно вiд низки чинниюв. Механiчна д1я пилу на орга-нiзм людини може призвести до утворення ран, подразнення шкiри, слизово!' оболонки та очей внаслiдок абразивно1 до пилових частинок. Особливо небез-печним е тривалий контакт робггника iз дрiбнодисперсним деревним пилом. Найбшьшо1 шкоди людина зазнае внаслiдок контакту з частинками пилу, роз-мiр яких становить 2-10 мкм. Поведшка таких частинок е близькою до поведш-ки молекул повiтря. Вони здатш на тривалий час зависати у повг^ i е невиди-мими для людського ока. У разi потрапляння у дихальнi шляхи та оч^ такi час-тинки стають причиною утворення ^бних ран, спричиняють алергiчну реак-цiю. У робоп [5] зазначено, що навиъ класичнi засоби iндивiдуального захисту не захищають повнiстю вiд проникнення в органи дихання дрiбнодисперсних частинок. З часом д1я шкiдливих факторiв акумулюеться та пiдсилюеться, що призводить до важких хронiчних респiраторних захворювань.
О^м забруднення безпосередньо робочо1 зони, недостатнш ступiнь очи-щення аспiрацiйного пов^я також призводить до погiршення еколопчно1 си-туацií поблизу деревообробних шдприемств. Отже, за наявних пiдходiв до пи-тань аспiрацií-повiтроочищення, покращення еколопчно1 ситуапд1 (дотримання норм викидiв деревного пилу) у межах деревообробного шдприемства дося-гаеться внаслiдок 11 попршення поблизу електростанцiй (вiдображаеться у ви-кидах ддоксиду вуглецю та продукпв горiння в атмосферу).
Отже, на основi аналiзу наведеноí iнформацií, маемо справу з т. зв. "трикут-ником компромкш" (рис. 1). Суть трикутника полягае у збалансуваннi взаемо-
пов'язаних факторш. Для покращення саштарних умов пращ в цеху потр1бно ас-шрувати больший об'ем повггря 1 очищувати його з високим коефщ1ентом очи-щення. Зниження витрат ресурс1в призводить до попршення еколопчно'' ситу-ацп або саштарних умов пращ. Саштарт умови пращ робггника та антропоген-ний тиск на довкшля регламентуються чинними нормативними документами [2, 3, 6, 7] у яких нормуються гранично допустим! концентраци (ГДК) пилу в робо-чш зош та приземш концентраци деревного пилу на прилеглих територ1ях. Зав-данням е забезпечення ращонального сшввщношення цих чинниюв.
Рис. 1. Трикутник компромiсiв
Енергетичш перевитрати на асшрацш переважно зумовлеш конструкщею та режимами роботи самих астрацшних систем. За результатами анал1зу замь р1в асшрацшно-газоочисних установок у деревообробнш промисловосл, з'ясо-вано, що так системи працюють 1з ваговою концентращею газо-пилевих пото-юв в1д 0,038 до 9,79 %. Середня енергомютюсть асшрацп вщход1в 1 очищення повггря складае 328 Мдж/т. У середньому 97,9 % енергп затрачаеться на пере-мщення транспортувального агенту (повггря) 1 тшьки 2,1 % - на транспорту-вання власне технолопчних вщход1в. Зв1дки дуже низький коеф1щент корисно'1 дп цих установок [8].
Рис. 2. Утверсальна астрацшна система (кущова): 1) приймач; 2) колектор; 3) повтропровгд; 4) вентилятор; 5) циклон; 6) бункер
Рис. 3. Астрацшна система з маг^тральним колектором змшного перерiзу: 1) приймач; 2) маг1стралъний колектор змшного перер1зу; 3) трубопровгд; 4) циклон; 5) вентилятор; 6) бункер
Проаналiзуeмо наявш системи аспiрацií. Системи з постшними витратами пов^я, поряд з такими перевагами, як простота конструкпд, надшшсть у робо-тi, не допускають переносу технологiчного обладнання, змiни планування цеху, пiдключення додаткового обладнання. Можливкть регулювання витрат повiтря у таких системах заблокована, з одного боку, мшшально допустимою швидкк-тю руху пов^я у трубопроводах мiсцевих вiдсмоктувачiв, а з iншого - мЫ-мально допустимою швидкiстю повiтря у збiрному трубопроводi, i можливiсть такого регулювання доршнюе нулю. Тому на шдприемствах, де використову-ють таю конструкцп АПС, вщ 35 до 55 % загального енергоспоживання шд-приемства витрачаеться на аспiрацiю i повiтроочищення.
Бiльш перспективними е асшрацшш системи з регульованими витратами пов^я. Вiдомими е конструкцií' Г.Ф. Козорiза, якi розроблено у Львiвському лкотехшчному унiверситетi. Проте, установки такого типу мають низку недоль кiв, через яш капiталовкладення в них не завжди доцшьш, а саме:
• Диапазон регулювання недостатньо широкий, що зумовлено тим, що в1н зажатий мшмальною швидк1стю транспортування у вщсмоктувачах.
• Ступ1нчаста структура (АРАС) потребуе створення паралельно к1лькох установок, що значно здорожуе систему загалом.
• Одновентиляторт регульован1 асп1рац1йн1 установки, хоча й регулюють об'ем по-виря, що викидаються в атмосферу, але мають т1 сам1 витрати електроенергп, що й нерегульован1 асп1рац1йн1 системи.
• Установки використовують складн1 схеми керування, що значно ускладнюе 1х експлуатац1ю на виробництв1.
• Потребують квал1ф1кованого обслуговуючого персоналу.
• 1снуе складн1сть у налаштуванн1 асп1рац1йних систем.
• Система мае значну кшьюсть складних елемент1в, будь то вар1атори швидкост1, чи керован1 засувки, яю на цей час морально застарши.
Деякi елементи таких АПС, шсля модернiзацií' та осучаснення, можна ви-користати у нових конструкщях АПС.
Серед нових шдходш до розроблення нових конструкций АПС е децентра-лiзованi аспiрацiйно-повiтроочищувальнi системи з автономними вентиляторами (ДАПСАВ). Такi системи мають безумовш переваги над iншими конструкцi-ями:
1) Регулювання продуктивностi асшраци залежно вiд кiлькостi увiмкненого на цей момент часу обладнання.
2) Низьы витрати електроенергп на асшрацш та повiтроочищення.
3) Простота конструкций
4) Надiйнiсть.
Проте ДАПСАВ мають й недолжи, основним з яких е необхiднiсть пара-лельноí' роботи вентиляторiв на сшльну мережу. У робоп [8] зазначено, що за умови паралельноí' роботи трьох однакових вентиляторiв продуктивнiсть кожного знижуеться на 21,8 %, а шд час роботи п'яти - на 43 %. Це призводить до того, що тд час проектування такоí' системи потрiбно завищувати обсяги асш-рування повiтря вiд кожного обладнання.
Рис. 4. Астрацшна система Ь плавним регулюванням продуктивности 1) приймач;
2) заслтка; 3) вiдгалуження; 4) трубопровiд; 5) стрiчковий транспортер; 6) розвантажувальна лИйка; 7) транспортний трубопровiд; 8) основний вентилятор; 9) електродвигун; 10) циклон; 11) трубопровiд; 12) зворотний клапан; 13) вентилятор; 14) варiатор; 15) електродвигун; 16) виконавчий мехашзм; 17) мембранний давач тиску; 18) запобжний клапан; 19) циклон
Рис. 5. Схема групування верстатiв в ДАС: 1) фыьтрувальна станщя; 2) трубопровiд повернення очищеного повтря; 3) фыьтрувальна станця повторного очищення; 4) вентилятор; 5) верстат
Висновки. Проведений ан^з конструкцiй асшрацшно-повироочишуваль-них систем дае змогу зробити висновок про те, що yci вони розроблеш з метою вирiшення тiльки одше!' з трьох сторiн "трикутника компромкш". Вони або покращують умови пращ в цеху, або знижують енергоспоживання, або нормаль зують екологiчнy ситуацда навколо пiдприемства. Водночас yсi сторони пов'язаш мiж собою i розв'язувати щ питання потрiбно комплексно. Питання екологiчноí ефективностi не може ощнюватись тшьки рiвнем матерiальних вит-рат, пов'язаних з пiдвищенням енергоспоживання, i потрiбно вирiшyвати комбь новане питання екологiчноí' ефективностi, коли зменшення пилових викидш у деревообробнiй промисловостi буде збалансовано зi сyмiжними галузями, зок-рема енергетичною.
На сучасному етапi стосовно концепцп сталого розвитку, коли гостро стоять питання еколопзацл, енергоефективностi та ресурсоощадносп, у деревооб-робнiй промисловосп все ще не вирiшенi питання комплексного шдходу до розв'язання еколопчних задач. Потрiбно враховувати не тшьки точкову локаль зацда загроз у межах шдприемства чи галyзi, але й розглядати всi сyмiжнi про-цеси, пов'язанi з виготовленням продукцп чи обробленням матерiалiв. Доцшьно ввести термш "екологiчна енергоефективнiсть", що встановлюе зв'язок та баланс мiж антропогенним навантаженням на довкiлля у процесах виробництва продyкцií' деревообробних шдприемств та, одночасно, отриманням енергií' на його виготовлення. Тiльки комплексне ощнювання процесiв у мiжгалyзевомy аспектi забезпечить принцип "Жити в гармонií' з природою".
Лггература
1. Воронков Н. А. Екологш загальна, сощальна, прикладна : пiдручник [для студ. ВНЗ] / Н.А. Воронков. - К. : Вид-во "Лгар", 1999. - 424 с..
2. ГОСТ 12.1.005-88 Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны.
3. ГОСТ 12.1.007-76 "Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности".
4. Злобш Ю.А. Основи екологи / Ю.А. Злобш. - К. : Вид-во '^бра", 1998. - 249.
5. Дадак Ю.Р. Шкiдливiсть пилу деревини вiд деревооброблення / Ю.Р. Дадак, А.В. Ляше-ник, Р.Р. Климат // Науковий вюннк НЛТУ Украши : зб. наук.-техн. праць. - Львш : РВВ НЛТУ Украши. - 2015. - Вип. 25.1. - С. 176-179.
6. ДСП 201-97. Державш саштарш правила охорони атмосферного повiтря населених мiсць (вщ забруднення хiмiчними та бiологiчними речовинами).
7. "Методика розрахунюв концентраций в атмосферному повiтрi mкiдливих речовин, як мiстяться у викидах шдприемств" ОНД - 86.
8. Климат Р.Р. Обгрунтування параметров децеш^зовано! астрацшно! системи для деревообробних верстайв : дис. ... канд. техн. наук: спец. 05.05.04 - "Машини для земляних та до-рожнiх робгт" / Р.Р. Климат. - Львш, 2011. - 165 с.
9. [Електронний ресурс]. - Доступний з http://stropuva.ua/palyvo-dlia-kotla
Надшшла до редакцп 25.10.2016р.
Дадак Ю.Р., Ляшеник А.В. Факторы комплексного решения вопроса экологической эффективности процессов обеспыливания на деревообрабатывающих предприятиях
Определены факторы, которые формируют экологическую эффективность процессов обеспыливания на предприятиях деревообрабатывающей отрасли, и установлена их взаимосвязь с целью принятия эффективных ретений на основе предложенного "треугольника компромиссов". Обоснована актуальность межотраслевого подхода к реше-
нию вопроса обеспыливания и транспортировки отходов на деревообрабатывающих предприятиях. Проанализированы основные типы аспирационных систем и на основе анализа доказано, что существующие конструкции не обеспечивают комплексного подхода к вопросу сбалансирования экологических и энергетических факторов. Предложен термин "экологическая энергоэффективность", который определяет целесообразность межотраслевого решения вопроса экологической эффективности в процессах обеспыливания на предприятиях деревообрабатывающей отрасли.
Ключевые слова: пыль древесины, аспирационная система, обеспыливание, санитарные условия труда, энергопотребление, энергетическая эффективность, треугольник компромиссов, экологическая энергоэффективность.
Dadak Yu.R., Lyashenyk A.V. The Components of Comprehensive Solution to the Problem of Environmental Efficiency of Dust Control at Wood-Processing Enterprises
The authors determine the factors affecting the environmental efficiency of dust control processes at wood-processing enterprises and establish their relationship to take effective decisions based on the proposed "triangle of compromises". They validate relevance of the inter-sectoral approach to the problem of dust control and transportation of wood waste at enterprises. Also, they analyze the basic types of aspiration systems and prove that existing structures fail to provide a comprehensive approach to balancing environmental and energy factors. The authors suggest the term of environmental efficiency to determine feasibility of inter-sectoral efforts aimed at improving the environmental efficiency of dust control at wood-processing enterprises.
Keywords: wood dust, aspiration system, dust control, sanitary conditions of work, energy consumption, energy efficiency, triangle of compromises, environmental efficiency.
УДК 614.843(075.32)
ЕФЕКТИВШСТЬ ВИКОРИСТАННЯ ВОДИ ДЛЯ ЗАХИСТУ В1Д НАГР1ВАННЯ ШТАБЕЛ1В П1Д ЧАС ПОЖЕЖ1 НА В1ДКРИТИХ СКЛАДАХ Л1СОМАТЕР1АЛ1В
О.М. Коваль1
Для визначення ефективност використання води для захисту вщ названия штабе-лiв шд час пожежi на вщкритих складах лiсоматерiалiв проведено експериментальш дослщження цього процесу. Дослщження виконано за рiзних куйв напряму подачi по-жежним стволом типу Б суцшьного струменя до охолоджувально! поверхш штабеля. З'ясовано, що для забезпечення яюсного охолодження поверхонь штабелш, якi розмь щенi зi сторони фронту пожежi, потрiбно виконувати подачу суцшьного струменя води шд кутом не бшьше 20 ° до поверхш штабеля у виглядi коливних маятникових рухiв. Для кращих умов охолодження потрiбно повторно наносити охолоджувальну рiдину для захисту поверхнi штабеля вщ загоряння з циклом не бшьше 5.. .10 с.
Ключовi слова: пожежа, штабель лiсоматерiалiв, експериментальнi дослщження, по-жежний ствол, суцiльний струмшь води.
Постановка проблеми. На деревообробних пiдприeмствах найбшьш по-жежонебезпечними спорудами е вiдкритi склади лiсоматерiалiв штабельного збертання. У разi виникнення пожежi та 11 лiквiдацií на складi лiсоматерiалiв головним завданням пожежно-рятувальних шдроздшв е забезпечення припи-нення розповсюдження фронту пожежi по штабелях лiсоматерiалiв. З цiею ме-
1 докторант О.М. Коваль, канд. техн. наук - НУ цивщьного захисту Украши
