CC BY
0Список литературы
1. ГОСТ 12248-96. Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости. - Введ. взамен ГОСТ 12248-78, ГОСТ 17245-99, ГОСТ 23908-79, ГОСТ 24586-90, ГОСТ 25585-83, ГОСТ 26518-85; Введ. 01.01.1997.
- М.: Изд-во стандартов, 1997. - 99 с.
2. Коробова О.А., Максименко Л.А. Методы усовершенствования расчета осадок грунтовых оснований //Интерэкспо Гео-Сибирь: Сб. материалов XI Междунар. науч. конф. (13-25 апреля 2015 г.), г. Новосибирск: СГУГиТ, 2015. - Т.1. - №№1,
- С.194 - 199.
3. Коробова О.А., Максименко Л.А. Результаты исследования численными методами влияния мощности анизотропных линейно-деформируемых
слоев на их осадки //Интерэкспо Гео-Сибирь: Сб. материалов XII Междунар. науч. конф. (18-22 апреля 2016 г.), г. Новосибирск: СГУГиТ, 2016. - Т.2. - С.125 - 131.
4. Писаненко В.П. Об анизотропии деформационных свойств глинистых грунтов Новосибирского Приобья // Труды Новосибирского ин-та инж. ж.- д. трансп. // НИИЖТ, 1977. - Вып. 180. - С. 80-83.
5. Свод правил СП 22.1333.2011. Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83*. - М.: Министерство регионального развития, 2011. - 160с. 5182-78, ГОСТ 5183-77; Введ. 01.07.1985. - М.: Изд-во стандартов, 1985. - 24 с.
Еремкин А.И.
доктор технических наук, профессор кафедры теплогазоснабжение и вентиляция ФГБОУ ВО "Пензенский государственный университет архитектуры и строительства", г. Пенза
Вялкова Н.С.
кандидат технических наук, доцент кафедры санитарно-технические системы ФГБОУ ВО "Тульский государственный университет ", г. Тула
ЭНЕРГОЭФФФЕКТИВНАЯ СИСТЕМА ОТОПЛЕНИЯ ЗДАНИЙ РАЗЛИЧНОГО НАЗНАЧЕНИЯ, В ТОМ ЧИСЛЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИ ПАССИВНЫХ, С ТРАДИЦИОННЫМИ И ВОЗОБНОВЛЯЕМЫМИ ИСТОЧНИКАМИ ТЕПЛОТЫ
ENERGOEFFEKTIVNEE HEATING OF BUILDINGS FOR VARIOUS PURPOSES, INCLUDING PASSIVE ENERGY, WITH TRADITIONAL AND RENEWABLE HEAT SOURCES
Eremkin A.I.,
doctor of technical Sciences, Professor, chair of heat and ventilation of the "Penza state University of architecture and construction ", Penza Vjalkova N.S.
candidate of technical Sciences, associate Professor of sanitary and technical system of the "Tula state
University ", Tula
АННОТАЦИЯ
Рассматривается уменьшение энергопотребления на обеспечение внутренних температурных условий, создание необходимого микроклимата в помещениях ABSTRACT
Reduction of power consumption by maintenance of internal temperature conditions, creation of a necessary microclimate in premises is considered
Ключевые слова: энергоэффективная система отопления, параметры микроклимата, периодический режим работы, возобновляемые источники теплоты
Keywords: the automated combined system of heating, microclimate parameters, a periodic operating mode, renewable heat
Введение
С ростом потребления традиционных топливных ресурсов осложняется их добыча и, соответственно, возрастает ее стоимость, кроме того, ухудшается экологическая ситуация в мире, поэтому в настоящее время научно-технический прогресс направлен на изыскание новых источников тепловой энергии.
Дефицит мощностей источников теплоты не позволяет осуществлять подключение к существующим системам теплоснабжения объектов капитального строительства при комплексном освоении земельных участков в целях жилищного строительства или при развитии застроенных территорий городов.
Резервы экономии напрямую связаны с применением новых энергосберегающих технологий, использующих возобновляемые источники энергии.
Теоретический анализ
Работа систем формирования внутреннего микроклимата в зданиях оказывает также большое влияние на использование энергии. Значительный эффект на уменьшение потребления энергии в здании могут оказать такие альтернативные меры, как периодическое отопление в течение суток и сезонное регулирование пределов комфортных условий; теплоснабжение, использующее нетрадиционные источники теплоты, которое, по сравнению с их традиционными аналогами, связаны не только со
значительными сокращениями затрат энергии в системах жизнеобеспечения зданий и сооружений, но и с их экологической чистотой, а также с новыми возможностями в области повышения степени автономности систем жизнеобеспечения, и, как следствие, внедрение энергетически пассивных зданий, позволяющих снизить связанное с энергопотреблением отрицательное воздействие на окружающую среду примерно в 10 раз.
Возникает задача правильного выбора режимов работы системы отопления в условиях режима эксплуатации здания с помещениями различного назначения.
Основная цель при проектировании энергоэффективных систем регулирования внутреннего микроклимата для зданий заключается в том, чтобы обеспечить визуальный и тепловой комфорт людей при минимальном количестве потребляемой энергии.
Предлагаемое техническое решение и обоснование его применения
Применение энергоэффективной системы отопления может решить поставленную задачу. На
рис.1 изображена схема автоматизированной системы водяного и воздушного отопления многоэтажного общественного здания с коридорной планировкой, работающая следующим образом.
В теплый период года воздух удаляется из обслуживаемых помещений через воздухораспределители 5, через систему каналов 4, 3 и шахту 17 под действием естественного давления. По мере увеличения температуры наружного воздуха естественная тяга уменьшается, что приводит к снижению воздухообмена в помещениях. При неудовлетворительном естественном воздухообмене по сигналам датчиков содержания углекислого газа 16 включается вентилятор 2. В этом режиме шибер 10 открыт, шиберы 8, 9 закрыты.
В холодный период года система на основе водяного и воздушного отопления может использоваться в качестве догревающей части комбинированной водо-воздушной системы периодического отопления. В этом случае система должна функционировать в двух режимах: в режиме натопа и в рабочем режиме, с полным отключением в рабочий период.
Рисунок1. Схема системы на основе водяного и воздушного отопления многоэтажного общественного
здания с коридорной планировкой 1 - вентиляционная камера; 2 - вентилятор; 3 - магистральный воздуховод приточного воздуха; 4 -распределительный канал для подачи входного потока воздуха в разные промежуточные уровни здания; 5 - воздухораспределители, установленные в обслуживаемых помещениях; 6 - рециркуляционные каналы;
7 - рециркуляционные решетки; 8, 9, 10 - шиберы; 11 - обратный клапан; 12 - калорифер; 13 - блок управления; 14 - регулирующие клапаны; 15, 16 - датчики температуры и содержания углекислого газа;
17- вентиляционная шахта.
В режиме натопа система на основе водяного и воздушного отопления работает как полностью рециркуляционная. Воздух забирается из коридоров через решетки 7, по рециркуляционным каналам 6 попадает в калорифер 12, откуда через обратный клапан 11 по магистральному воздуховоду приточного воздуха 3 подается в разные промежуточные уровни 4. В этом режиме шибер 9 открыт, шиберы
8, 10, установленные в вентиляционном устройстве 1, закрыты.
В рабочий период времени система на основе водяного и воздушного отопления работает как приточная, с возможным использованием в качестве системы воздушного отопления в случае выхода из строя водяной системы (источник тепла-тепловые насосы).
Наружный воздух забирается через шахту 17 и, нагревшись в калорифере 12, поступает в обслуживаемые помещения через воздухораспределители 5. В этом режиме шибер 8 открыт, шиберы 9, 10 закрыты. Вентилятор 2 работает в циклическом режиме, включаясь с помощью блока управления 13 по сигналам датчиков температуры 15 и содержания углекислого газа 16. Распределение приточного воздуха по разным этажам производится регулирующими клапанами с электроприводом 14.
Если по санитарно-гигиеническим требованиям допускается рециркуляция воздуха, система
71 =-5,179 + 0,271 -Д/; = -2,808+0,140-Дг; = -2,309 + 0,113- Дг; = -1,818 + 0,093-Дг; = -1,889 + 0,092-Дг; = -1,698+0,084-Дг;
на основе водяного и воздушного отопления может работать как приточно-рециркуляционная.
В результате расчетов режимов работы автоматизированной комбинированной системы водяного и воздушного отопления, проведенных в недельном разрезе при различной температуре (через 5 °С) наружного воздуха в течение отопительного сезона (режим работы учреждения принят 6 дней в неделю с 8 до 18 часов) выявлена корреляционная зависимость продолжительности натопов перед каждым рабочим днем недели от температуры наружного воздуха. Эта зависимость имеет линейный характер и описывается уравнениями (1).
Z \ - nat = -5,179 + 0,271 At;
z 21 - nat = -2,808+0,140 At;
Z \ - nat = -2,309 + 0,113 At;
Z % - nat = -1,818 + 0,093 At;
Z % - nat -1,889+0,092 At;
Z1 - nat = -1,698+0,084-At;
na
Z2
na
Z3
na
Z Z Z1
Как видно из графиков на рис. 2, длительность натопов первых двух дней недель значительно отличается от соответствующих значений для после-
дующих дней, что объясняется медленным прогревом массива наружных и внутренних ограждений после длительного перерыва отопления в выходной день.
Рисунок 2. Зависимость требуемой продолжительности натопов от температуры наружного воздуха
Зависимости вида (1) были использованы в качестве управляющего закона в системе автоматического регулирования энергоэффективной системой на основе водяного и воздушного отопления. Экспериментальные исследования Экспериментальные исследования энергоэффективной системы водяного и воздушного отопления показали, что температура внутреннего воздуха в течение недели в рабочие дни не опускается ниже +16,2°С, а в нерабочие дни + 12,0 °С, что позволяет
исключить конденсацию влаги на внутренних поверхностях.
При изменении температуры наружного воздуха на 10 °С колебания температуры внутреннего воздуха не превысили 1,5 °С, концентрация углекислого газа не превышала 0,68 л/м3. Установлено, что фактор концентрации углекислого газа не является критическим для регулирования автоматизированной комбинированной системы на основе водяного и воздушного отопления.
Результаты
1. Выявлена корреляционная зависимость продолжительности натопов перед каждым рабочим днем недели от температуры наружного воздуха.
2. Работу энергоэффективной системы на основе водяного и воздушного отопления необходимо автоматизировать с программным управлением для выдерживания расчетного режима.
Список литературы
1. Ананьев В.А., Балуева Л.Н., Гальперин А.Д. и др. Системы вентиляции и кондиционирования: Учебное пособие / В.А. Ананьев, Л.Н. Балуева, А.Д.
Гальперин.- М.: «Евроклимат», из-во «Арина», 2000. - 416с.
2. Невский В.В. Тепло-холодоснабжение ото-пительно-вентиляционных установок / В.В. Невский.- М.: ООО «Данфосс», 2009.
3. Чистович С.А., Аверьянов В.К., Ю.В. Тем-пель, С.И.Быков Автомати-зированные системы теплоснабжения и отопления / С.А. Чистович, В.К. Аверьянов, Ю.В. Темпель, С.И.Быков. - Л.: Строй-издат, 1987. - 247с.
4. Система вентиляции и отопления: пат. 36042 Рос. Федерация. №2003124889; заявл.19.08.03; опубл. 20.02.04. Бюл. №5. 3 с.
Зайков В.П.
Старший научный сотрудник, Начальник сектора Научно-исследовательского института ШТОРМ
Мещеряков В.И.
Профессор, заведующий кафедрой информатики Одесского государственного экологического университета Журавлев Ю.И.
Старший преподаватель национального университета «Одесская морская академия»
МОДЕЛИ НАДЕЖНОСТНО-ОРИЕНТИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ КАСКАДНЫХ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ
MODELS OF RELIABILITY BASED DESIGN OF CASCADE THERMOELECTRIC DEVICES
Zaykov V.P.,
Senior Researcher, Head of Sector, Research Institute STORM
Mescheryakov V.I.,
Professor, The Department of Informatics, Odessa state environmental University
Zhuravlov Yu.I.,
Senior lecturer, National university «Odessa maritime academy»
АННОТАЦИЯ
Получены соотношения, описывающие возможные режимы работы термоэлектрических охладителей — от режима максимальной холодопроизводительности до минимальной интенсивности отказов. Показано, что единый подход к определению режимов работы и унификация расчетных формул облегчает процессы выбора режима, учета температурной зависимости основных параметров и построения алгоритма расчета для систем автоматизированного надежностно-ориентированного проектирования каскадных термоэлектрических охладителей
ABSTRACT
There are shown ratio that describe the possible operation modes of thermoelectric coolers - the mode of maximum cooling capacity to the minimum failure rate. It is shown that a unified approach to the definition of operating modes and the unification of calculation formulas facilitates mode selection process, taking into account the temperature dependence of the main parameters and construction of calculation algorithm for automated systems of reliability based design of cascade thermoelectric coolers
Ключевые слова: модель, надежность, термоэлектрические охладители, температура, параметры, рабочий ток, режим
Keywords: model, reliability, thermoelectric coolers, temperature settings, operating current, mode
Введение
Проектирование предполагает унификацию при определении основных параметров и показателей надежности однокаскадных термоэлектрических охлаждающих устройств (ТЭУ) заданной конструкции, использование единообразных соотношений, содержащих минимальное число употребительных параметров.
Для каскадных термоэлектрических охлаждающих устройств (КТЭУ) различных конструкций задача усложняется, поскольку необходимо учитывать взаимовлияние каскадов. Применение КТЭУ
для обеспечения теплового режима радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) обусловлено не только более глубоким уровнем охлаждения, но и повышением экономичности.
В распоряжении разработчика обычно имеются следующие исходные данные:
— необходимый перепад температуры ЛT = (Т - То,)К (Т, То — температура тепловыделяющего и теплопоглощающего спаев соответственно);
— величина тепловой нагрузки Q0, Вт;
— количество термоэлементов в каскадах п\ и
П2,
