CC BY
13УДК 697.11
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ РАБОТЫ БИФИЛЯРНЫХ ГИДРАВЛИЧЕСКИ ИЗМЕНЯЕМЫХ
СИСТЕМ ВОДЯНОГО ОТОПЛЕНИЯ.
Зайцев О.Н., Степанцова Н.А., Эмирова Э.Э.
1 Академия строительства и архитектуры, ФГАОУ ВО «КФУ им. В. И. Вернадского» Адрес: г. Симферополь, ул. Киевская, 181
Аннотация. Выполнено моделирование распределения тепла в твердом теле в стандартной модели ограждающей конструкции с различными схемами организаций отопления позволило определить способ размещения отопительного прибора с учетом повышения энергоэффетивности выбранной ограждающей конструкции. При рассмотрении соответствующей нормативным требованиям к теплофизическим параметрам ограждающей конструкции и расположении отопительного прибора под окном, наблюдается значительный перепад температуры в конструкции, что приводит к неравномерности распределения температуры по площади конструкции, возникающей в следствие влияния расположения отопительного прибора (источника тепла в помещении), что в настоящее время не учитывается при расчете мощности системы отопления. При расположении отопительного прибора у боковой стенки тоже наблюдается неравномерное распределение температуры в ограждающей конструкции, хотя в данном случае градиент несколько меньше, чем при расположении отопительного прибора под световым проемом. При моделировании ограждающей конструкции и расположении отопительного прибора у боковой стенки с применением теплого пола, распределения температуры в ограждающей конструкции более равномерное, нет сильных перепадов температур, что ведет к уменьшению потерь тепла, так как разница температур будет меньше, по сравнению с другими вариантами.
Ключевые слова: водяное отопление, ограждающая конструкция, теплопотери
ВВЕДЕНИЕ.
Реализация мероприятий по повышению энергоэффективности неразрывно связана с разработкой новейших энергосберегающих технологий [1-3]..
По предварительным данным потери тепла здания составляют примерно одну четверть от общего теплопотребления, а три четверти приходятся на вентиляцию и горячее водоснабжение [4-5]. При этом эффективность работы системы отопления определяется массивностью ограждающих конструкций, как наружных так и внутренних, распложения в помещении источников тепла и, как следствие -появление градиента температуры и увеличение теплопотерь в помещении [6-8]..
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.
Основной задачей настоящей работы является повышение энергоэффективности ограждающих конструкций зданий в зависимости от температурного режима отапливаемых
помещений путем выбора наиболее эффективного способа теплораспределения в помещении с применением математического моделирования. Получение адекватной графической модели физического процесса в пространстве и времени, возможно, в результате его математического моделирования. Так как физический процесс — результат действия законов физики, то наиболее адекватные физическим процессам
математические модели представляют собой систему отражающих законы физики дифференциальных или интегральных уравнений с начальными и граничными условиями, отнесенную данную математическую модель к поставленной конкретной физической задаче [4-5].
В математической модели системы интегральных и дифференциальных уравнений в данном случае не имеют аналитического решения. Модель должна быть приведена к дискретному виду, а решатся с помощью выбранной расчетной сетки. Решение данной задачи выполнено на основе программного продукта SolidWorks Flow Simulation [9] и основывается на достижениях вычислительной гидродинамики, что позволяет
рассчитывать различные течения: двумерные и трехмерные, несжимаемые, сжимаемые, стационарные и нестационарные течения, с учетом гравитации, шграничного слоя. Стоит учитывать шероховатости стенок, с теплообменом между текучей средой и твердым телом. [9].
АНАЛИЗ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ.
За основу данной модели взята жилая комната, с размерами: длина 6 м, ширина 4м, высота 3,5 м, исследовать будем наружную стеновую конструкцию. Внутренняя температура помещения tвн=20 °С, Расчетная температура наружного воздуха - 15 °С.
Рис. 1. Модель жилой комнаты при расположении отопительного прибора под окном. Fig. 1. Model of the living room with the location of the heating device under the window.
Рис.2. Распределение температуры в твердом теле при расположении отопительного прибора под окном, разрез показан на расстоянии от боковой стенки на 1,2 м.
Fig.2. The temperature distribution in the solid body when the heating device is located under the window, the cut is
shown at a distance of 1.2 m from the side wall.
Рис.3. Распределение температуры на внутренней поверхности твердого тела при расположении отопительного прибора
под окном.
Fig.3. Temperature distribution on the inner surface of the solid at the location of the heating device under the window.
Рис.4. Модель жилой комнаты при расположении отопительного прибора у боковой стенки. Fig.4. Model of the living room with the location of the heater at the side wall.
Рис.5. Распределение температуры в твердом теле при расположении отопительного прибора у боковой стенки, разрез показан на расстоянии от боковой стенки на 1,2 м.
Rice.5. The temperature distribution in the solid body at the location of the heating device at the side wall, the cut is
shown at a distance of 1.2 m from the side wall.
25.00 22.14 19.29 16.43 13.57 10.71 7.86 5.00 2.14 -0.71
-3.57__
-6.43 -
-9.29
-12.14 ;
Температура (твердое тело) ['С]
Рис. 6. Распределение температуры на внутренней поверхности твердого тела при расположении отопительного прибора у боковой стенки
Fig. 6. Temperature distribution on the inner surface of the solid at the location of the heating device at the side wall
Рис. 7. Модель жилой комнаты при расположении отопительного прибора у боковой стенки и применения теплого пола Fig. 7. Model of the living room with the location of the heating device at the side wall and the use of Underfloor heating
■
■
*
I
Температура (твердое тело) ГО]
Рис. 8. Распределение температуры на внутренней поверхности твердого тела при расположении отопительного прибора у боковой стенки и применения теплого пола, разрез показан на расстоянии от боковой стенки на 1,2 м.
Fig. 8. The temperature distribution on the inner surface of the solid at the location of the heating device at the side wall and the use of floor heating, the cut is shown at a distance of 1.2 m from the side wall.
Рис. 9. Распределение температуры на внутренней поверхности твердого тела при расположении отопительного прибора у боковой стенки и применении теплого пола
Fig. 9. Temperature distribution on the inner surface of the solid at the location of the heating device at the side
wall and the use of Underfloor heating
Температура (твердое тело) ГС]
Рис. 10. Распределение температуры на внутренней поверхности твердого тела при отоплении комнаты с помощью теплого пола, разрез показан на расстоянии от боковой стенки на 1,7 м.
Fig. 10. The temperature distribution on the inner surface of the solid when heating the room with a warm floor, the
cut is shown at a distance of 1.7 m from the side wall.
Рис.11. Распределение температуры на внутренней поверхности твердого тела при отоплении комнаты с
помощью теплого пола.
Rice. 11. Temperature distribution on the inner surface of the solid when heating the room with a warm floor.
ВЫВОДЫ.
Таким образом, моделирование распределения тепла в твердом теле в стандартной модели ограждающей конструкции с различными схемами организаций отопления позволило определить способ размещения отопительного прибора с учетом повышения энергоэффетивности выбранной ограждающей конструкции.
При рассмотрении соответствующей нормативным требованиям к теплофизическим параметрам ограждающей конструкции и расположении отопительного прибора под окном, наблюдается значительный перепад температуры в конструкции, что приводит к неравномерности распределения температуры по площади конструкции, возникающей в следствие влияния расположения отопительного прибора (источника тепла в помещении), что в настоящее время не учитывается при расчете мощности системы отопления.
При расположении отопительного прибора у боковой стенки тоже наблюдается неравномерное распределение температуры в ограждающей конструкции, хотя в данном случае градиент несколько меньше, чем при расположении отопительного прибора под световым проемом.
При моделировании ограждающей конструкции и расположении отопительного прибора у боковой стенки с применением теплого пола, распределения температуры в ограждающей конструкции более равномерное, нет сильных перепадов температур, что ведет к уменьшению потерь тепла, так как разница температур будет меньше, по сравнению с другими вариантами.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Рябова Е., Богатикова Н. «Совершенствование систем отопления в помещениях с естественным притоком свежего воздуха». MOTROL, 2014, Vol 16, №5, с. 239-242.
2. Зингер Н. М. Гидравлические и тепловые режимы теплофикационных систем. М.: Энергоатомиздат, 1986.
3. Отставнов А.А. К технико-экономическому обоснованию устройства систем водяного отопления. - М.: С.О.К., - 2005 - №1, 2005.
4. Денисихина Д.М., Бассина И.А., Никулин Д.А., Стрелец М.Х. Численное моделирование автоколебаний турбулентной струи, истекающей в прямоугольную плоскость // ТВТ. 2005. Том 43. №4
- с. 568-579.
5. Гримитлин А.М., Дацюк Т.А., Денисихина Д.М. Математическое моделирование в проектировании систем вентиляции и кондиционирования: монография / А.М.Гримитлин, Т.А.Дацюк, Д.М. Денисихина.- СПб : АВОК Северо-Запад, 2013. - 192 с.
6. Lubarec A.P., Zaitsev O.N. Power saving technologies in modern systems of water heating // Motrolyzacja I energetyka rolnictwa. Lublin: Motrol, 2009, .№11, p.214-219
7. Довмир Н.М. Низкотемпературные режимы систем отопления как предпосылка эффективного применения конденсационных котлов и тепловых насосов // Пром. теплотехника. — 2008. № 5 с. 62-68;
8. Накорчевский А.И. Система теплоснабжения теплоавтономного дома // Пром. теплотехника. — 2009. № 1 с. 67-73
9. SolidWorks. Компьютерное моделирование в инженерной практике/ [Алямовский А. А., Собачкин А. А., Одинцов Е. В.,Харитонович А. И., Пономарев Н. Б. ] — СПб.: БХВ-Петербург, 2005. — 800 с.: ил.
REFERENCES
1. Ryabova E., Bogatikova N. "Perfection of heating systems in premises with natural fresh air inflow". MOTROL, 2014, Vol 16, No. 5, p. 239-242.
2. Zinger N.M. Hydraulic and thermal modes of heating systems. Moscow: Energoatomizdat, 1986.
3. AA retired. To the feasibility study of the device of water heating systems. - Moscow: S.O.K., - 2005 -№1, 2005.
4. Denisikhina DM, Bassina IA, Nikulin DA, Strelets M.Kh. Numerical modeling of self-oscillations of a turbulent jet that flows into a rectangular plane // TVT. 2005. Volume 43. № 4 - with. 568-579.
5. Grimitlin AM, Datsyuk TA, Denisikhina DM Mathematical modeling in the design of ventilation and air conditioning systems: monograph / AM Grimitlin, TA Datsyuk, D.M. Denisikhina.- St. Petersburg: ABOK North-West, 2013. - 192 p.
6. Lubarec A. P., Zaitsev O.N. Power saving technologies in modern systems of water heating // Motrolyzacja I energetyka rolnictwa. Lublin: Motrol, 2009, p. 11, p.214-219
7. NM Dovmir. Low-temperature modes of heating systems as a prerequisite for the efficient use of condensing boilers and heat pumps // Prom. heat engineering. - 2008. № 5 with. 62-68;
8. Nakorchevsky A.I. Heat supply system for a heat-autonomous house // Prom. heat engineering. -2009. № 1 with. 67-73
9. SolidWorks. Computer modeling in engineering practice / [Alyamovskii AA, Sobachkin AA, Odintsov EV, Kharitonovich AI, Ponomarev NB] - St. Petersburg: BHV-Petersburg, 2005. -800 s .: ill.
IMPROVEMENT OF THE WORK OF BIFILARY HYDRAULIC CHANGED SYSTEMS OF WATER
HEATING.
Zaitsev O.N, Stepantsova N.A., Emirova E.E.
Summary. The modeling of heat distribution in a solid body in the standard model of the enclosing structure with various schemes of heating organizations has been performed. It has been possible to determine the method of placing the heating device taking into account the increase in energy efficiency of the selected enclosing structure. When considering the corresponding to regulatory requirements for the thermophysical parameters of the enclosing structure and the location of the heater under the window, there is a significant temperature drop in the structure, which leads to uneven distribution of temperature over the area of the structure resulting from the location of the heater (heat source in the room) The present time is not taken into account when calculating the power of the heating system. When the heater is located at the side wall, an uneven temperature distribution in the enclosing structure is also observed, although in this case the gradient is somewhat less than when the heater is positioned under the light opening. When modeling the enclosing structure and the location of the heater at the side wall using a warm floor, the temperature distribution in the enclosing structure is more uniform, there are no strong temperature differences, which leads to a reduction in heat loss, since the temperature difference will be smaller compared to other options.
Key words: water heating, enclosing structure, heat loss
