КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ СИСТЕМЫ ВЕНТИЛЯЦИИ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЙ УСЛОВИЙ ТРУДА В ПОМЕЩЕНИИ Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

УДК 004.94; 331.45

DOI: 10.24412/2071-6168-2021-10-360-363

КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ СИСТЕМЫ ВЕНТИЛЯЦИИ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЙ УСЛОВИЙ ТРУДА В ПОМЕЩЕНИИ

П.А. Шишкина

Проводится анализ данных, которые были получены из программно-аналитического комплекса Ansys. Были исследованы системы вентиляции и отопления в офисном помещении, а именно температура и скорости движения для определения условий труда.

Ключевые слова: система вентиляции, сравнительный анализ, обработка информации, программное обеспечение, математическое моделирование, условия труда, охрана труда.

Вентиляция является важной частью любого здания, потому что приток свежего воздуха и поддержание необходимых температурных условий и влажности позволяют добиться правильной работы оборудования и хороших условий труда как в производственных помещениях, так и в офисных [1-4]. При конструировании здания важным действием является проектирование систем вентиляции и отопления, но расчет традиционными методами, основанными на вычислении формул вручную, является весьма трудоемким и сложным процессом. Для решения этой проблемы возможно применение программ, автоматизирующих расчеты. К ним можно отнести разнообразные САПР, однако возможно использование более продвинутых программ, таких как Ansys, анализирующих различные мультифизические явления [5-7].

Материалы и методы. В данной работе будет проведен анализ работы вентиляции и отопления в определенном заранее помещении, схема которого приведена на рис. 1. Где, 1 -источники тепла (отопление), 2 - приточная вентиляция, 3 - вытяжная вентиляция. Скорость в системе вентиляции на уровне потолка помещения составляет 1,5 м/с при их диаметре 500 мм. В программу также заносились температуры вдуваемого воздуха (18 градусов), температура обогревателей (38 градусов Цельсия). Целью было определение скорости движения воздуха в различных слоях над уровнем пола, давлений и оценка температуры в помещении.

Для начала, было проведено моделирование в Ansys, в котором задавали необходимые начальные значения, такие как расположения вентиляционных и отопительных элементов, температуры, скорости воздуха, габариты помещения и другие важные параметры. После чего запускался автоматический расчет с интерпретацией полученных данных, графиков и изображений.

Рис. 1. Схема помещения: 1 - источники тепла; 2 - приточная вентиляция;

3 - вытяжная вентиляция

Результаты и обсуждение. Были определены градиенты скорости движения воздуха и температуры (рис. 2) в определённых слоях.

Были исследованы три сечения комнаты:

- Вблизи пола (рис. 2, а, б);

- На высоте 1 м над уровнем пола (рис. 2, в, г);

- На высоте 2 м над уровнем пола (рис. 2, д, е).

360

Системный анализ, управление и обработка информации

Наибольшая скорость и наименьшая температура наблюдаются под вентиляторами, которые нагнетают холодный воздух в комнату. При этом от источников тепла нагнетется теплый воздух в комнату со скоростью примерно 0,1 м/с. Средняя температура в помещении - 22 градусов Цельсия, что является приемлемой для работы температурой. Наибольшая скорость в рассматриваемых сечениях - 1,3 м/с, а наибольшая температура - 27 градусов Цельсия. Ближе к полу скорость перемещения воздуха уже более равномерно распределена.

Р1апе 1

г.МОе+ОО

1 0.000е+00 !-■ (ГШ ал-1]

д е

Рис. 2. Анализируемые параметры: а, в, д - температуры воздуха; б, г, е - скорости воздуха

Выводы. Таким образом, с помощью компьютерного моделирования и метода конечных элементов, реализуемого в используемом программном обеспечении, стало возможным определить интересующие климатические параметры помещения и проанализировать их. Что значительно облегчает задачу в определении условий труда, так как ручной расчёт занимает много больше времени и не является таким же информативным. К тому же альтернативный вариант практического эксперимента является весьма трудоемким и дорогостоящим, поэтому более целесообразно применять современные способы решения научных и практических проблем. При этом подобные моделирования и исследования, заключающиеся в определении оптимальных расположениях и их количестве климатического оборудования для нормализации условий труда и снижения риска ухудшения здоровья сотрудников, являются очень важными. Было также установлено, что рассматриваемая климатическая система является приемлемой для реализации в помещении одинакового или подобного размера.

Список литературы

1. Шишкина А.А. Применение программно-математических комплексов для улучшения условий труда на производстве // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 11. С. 327-330.

2. Шишкина А.А. Аналитический метод выбора климатического оборудования в помещении промышленного назначения // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 12. С. 329-332.

3. Шишкина П.А. Математическое моделирование и сравнительный анализ работы оборудования для обеспечения комфортной температуры в производственном помещении // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 10. С. 276-279.

4. Чубова Е.В. Анализ этапов внедрения системы управления охраной труда // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 7. 272-278.

5. Газаров А.Р. Применение метода конечных элементов для исследования аэродинамики зданий // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 12. С. 282-284.

6. Вайцель А.А., Сиренко Е.Р., Гаврюхина А.В. Анализ программного комплекса для расчёта гидродинамических процессов в водоснабжении // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2019. Вып. 3. С. 102-105.

7. Еремеев А.А., Изотов Е.А., Шаронина Е.В. Деформирование строительной двутавровой балки с гофрированной стенкой // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 2. С. 139-142.

8. Горчакова О.С. Математическое исследование аэродинамических характеристик с использованием программного комплекса // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 3. С. 58-61.

Шишкина Полина Андреевна, студент, shishkina5ap@yandex. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет

COMPUTER SIMULATION OF VENTILATION SYSTEM OPERATION FOR DETERMINING

WORKING CONDITIONS IN THE ROOM

P.A. Shishkina

The analysis of the data obtained from the software-analytical complex QForm is carried out. The ventilation and heating systems in the office space were investigated, namely the temperature and speed of movement to determine the working conditions.

Key words: ventilation system, comparative analysis, information processing, software, mathematical modeling, working conditions, labor protection.

Shishkina Polina Andreevna, student, shishkina5ap@yandex.ru, Russia, Tula, Tula State University