CC BY
80
УДК 681.3 621.56
В. Ф. Шуршев Астраханский государственный технический университет
О КРИТЕРИЯХ ЭКОЛОГИЧНОСТИ И БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ВЫБОРЕ СОСТАВА ХОЛОДИЛЬНЫХ АГЕНТОВ В КОМПЬЮТЕРНОЙ СИСТЕМЕ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЯ
Хлорфторуглеводороды, нашедшие широкое применение в качестве рабочих веществ холодильных агентов, долгое время считались экологически безвредными. В 70-е гг. ХХ в. было обращено внимание на уменьшение содержания озона в стратосфере (рис. 1) и сделано предположение [1], что накопление веществ из группы хлорфторуглеводородов, часть которых может находиться в атмосфере более сотни лет, может стать причиной разрушения озонового слоя и появления «озоновых дыр».
Высота, м
90 000
50 000 30 000
10 000
Рис. 1. Расположение озонового слоя в атмосфере
В 1987 г. представителями 36 стран мира был подписан Монреальский протокол о веществах, разрушающих озоновый слой [2], которым были введены ограничения на производство и применение данных веществ. В контексте Протокола была разработана «Федеральная программа поэтапного прекращения производства и потребления озоноразрушающих веществ в Российской Федерации в 1997-2000 гг.». В соответствии с взятыми Россией на себя обязательствами производство части широко используемых хладагентов прекращено, выпуск других холодильных агентов, влияющих на разрушение озонового слоя, постепенно сокращается [3]. В связи с этим встает проблема поиска новых веществ, способных заменить снимаемые с производства вещества в действующем холодильном
Термосфера
Мезосфера
Стратосфера
Озоновый слой
Тропосфера
оборудовании, парк которого только в России достигает нескольких миллионов единиц техники.
Одним из путей замены является разработка и использование смесе-вых холодильных агентов, компоненты которых выпускаются отечественной промышленностью в достаточных объемах и имеют допустимые значения озоноразрушающего потенциала. Например, ретрофитом холодильному агенту R12 может стать неазеотропная смесь Я22/НЛ42Ь [4].
В [5] проведены анализ и систематизация, выявившие структуру показателей, которые позволяют получить наилучшее решение задачи выбора состава оптимального качественного и количественного смесей холодильных агентов.
Предлагается шесть групп критериев:
- теплофизические и термодинамические свойства;
- тепловые свойства;
- показатели экологичности и безопасности;
- эксплуатационные характеристики;
- экономические факторы;
- технологические показатели.
В группу показателей экологичности и безопасности включены следующие критерии:
- озоноразрушающий потенциал;
- потенциал глобального потепления;
- токсичность;
- горючесть;
- безопасность для человека при длительном воздействии.
Набор критериев, входящих в данную группу, не является исчерпывающим и может изменяться, дополняться в зависимости от целей при принятии решения о выборе альтернативного холодильного агента. В частности, набор данных критериев может варьироваться для конкретного класса холодильного оборудования, при изменении требований безопасности для человека или экосистемы.
Показатели экологичности и безопасности наряду с теплофизическими, термодинамическими свойствами и тепловыми свойствами образуют первый уровень, который является теплотермоэкологическим уровнем в общей схеме выбора и принятия решения по качественному и количественному составу смеси. Показатели, вошедшие в данные группы, характеризуют как бы качественные, «внутренние», свойства смесей, которые присущи им по их физической природе.
Озоноразрушающий потенциал (ODP) является оценкой озоноразрушающей активности и принимается за единицу для холодильных агентов R11 и R12. В зависимости от величины озоноразрушающего потенциала холодильные агенты можно разделить на следующие группы:
- с высокой озоноразрушающей активностью (ODP > 1);
- с низкой озоноразрушающей активностью (ODP < 0,1);
- озонобезопасные (ODP = 0).
Потенциал глобального потепления показывает количество инфракрасного излучения, абсорбируемого в течение ста лет, относительно углекислого газа, у которого потенциал глобального потепления равняется единице.
Негативное влияние токсичности холодильного агента оценивается коэффициентом токсической опасности, который показывает, во сколько раз может быть превышена предельно допустимая концентрация вещества при аварии или техногенных ситуациях. При эксплуатации оборудования, в котором в качестве рабочего вещества используется холодильный агент с высокими значениями коэффициента токсической опасности, меры предосторожности должны увеличиваться.
При принятии решения о выборе смеси хладагентов как нового холодильного агента, альтернативного веществам, имеющим высокую степень озоноразрушения, невозможно получить правильный результат на основании расчета отдельного свойства смеси. Рациональнее использовать компьютерную систему поддержки принятия решений, которая позволяет найти решение, основанное на анализе многих параметров смеси и более полно отвечающее требованиям лица, принимающего решение. Данная система должна реализовать задачу, целью которой является получение наиболее оптимального решения, выбранного из множества имеющихся альтернатив и характеризующегося критериями привлекательности по тем или иных показателям качества.
Критериями качества каждой альтернативы из имеющегося множества служит любой признак альтернативы - не только прямой, но и косвенный, значение которого определяется при помощи какой-либо шкалы измерения для того, чтобы можно было рассматривать критерий как количественную модель цели. В связи с тем, что при выборе решения о количественном и качественном составе смеси холодильных агентов, которые могут стать альтернативой озоноразрушающим веществам, ставится несколько локальных целей, объединяющихся в главную цель, и при этом для каждой локальной цели определяется свой критерий, данная задача носит многокритериальный характер оптимизации.
Разрабатывается информационная система, которая сначала должна генерировать множество вариантов смеси холодильных агентов по количественному и качественному составу, а затем из имеющихся выбрать наилучшие, удовлетворяющие запросам лица, принимающего решение.
На основе анализа современных требований к технологии создания информационных систем поддержки принятия решений разработан проект системы, позволяющей обеспечивать поддержку принятия решений на этапе концептуального проектирования бинарных и многокомпонентных холодильных агентов.
На рис. 2 представлена контекстная диаграмма компьютерной системы поддержки принятия решения о выборе состава холодильного агента. Из диаграммы видно, что входной информацией системы являются экспертные оценки, критерии и свойства компонентов смеси. Поиск наилучшего множества альтернатив производится на основании комплексного эволюционного метода. С системой взаимодействует лицо, принимающее решение о составе нового холодильного агента.
Экспертные
оценки
Критерии
Свойства
компонентов
смеси
Комплексный
эволюционный
метод
Компьютерная системы поддержки принятия решения о выборе состава холодильного агента
Наилучшие
альтернативы
Лицо,
принимающее решение
Рис. 2. Контекстная диаграмма компьютерной системы поддержки принятия решения о выборе состава холодильного агента
Применение информационной системы для выбора оптимального состава смесей холодильных агентов, альтернативных озоноразрушающим веществам, использующую систему критериев, в которую входят показатели экологичности и безопасности, позволит находить рациональное решение.
СПИСОК ЛИТЕРА ТУРЫ
1. Mario J. Molina, Sherwood Rowland F. Stratospheric Sink for Chloroflumethanes: Chlorine Atomic Catalysed Destruction of Ozone // Nature. - 1974. - Vol. 249. - P. 810.
2. Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой (Монреаль, 16 сентября 1987 г.). Охрана окружающей среды. Международные правовые акты: Справ. - С.-Пб., 1994.
3. Постановление Правительства РФ от 5 мая 1999 г. № 490 «Об усилении мер государственного регулирования производства и потребления озоноразрушающих веществ в Российской Федерации» // Собрание законодательства Российской Федерации. - 1999. - № 20 - Ст. 2433.
4. Шуршев В. Ф. Закономерности теплообмена при кипении смеси холодильных агентов R22/R142b: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. - C.-Пб.: С.-Пб. ГАХиПТ, 1997. - 16 с.
5. Шуршев В. Ф. Формирование набора критериев для компьютерной системы поддержки принятия решения при выборе новых холодильных агентов // Изв. высш. учеб. завед. Северо-Кавказ. региона. Техн. науки. - 2005. - № 1. - Приложение. - С. 144-147.
Получено 1.04.05
ABOUT ECOLOGICAL COMPATIBILITY AND SAFETY CRITERIA WHILE CHOOSING THE COMPOSITION OF COOLING AGENTS IN COMPUTER SUPPORT SYSTEM OF DECISION-MAKING
V. F. Shurshev
The following criteria from the group of ecological compatibility and safety parameters are given: ozone-destructive potential, global warming potential, toxicity, combustibility, safety for a man at a long use. The set of criteria is not comprehensive and can be added and changed. Ecological compatibility and safety parameters together with thermophysical, thermodynamic and thermal properties form the first level that is heating and ther-moecological in a common scheme of choice and decision-making on qualitative and quantitative composition of a cooling agent mixture. The contextual diagram of computer support system of decision-making about the choice of composition of a cooling agent mixture is given in the paper.
