Моделирование процессов микроклимата

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Существующая нормативно-правовая основа, определяющая механизмы и источники средств для стимулирования работ по энергосбережению в России, достаточно разнообразна и состоит из документов федерального, отраслевого, регионального и внутривузовского уровня. Решение задачи стимулирования энергосбережения должно основываться на детальной и достоверной информации об энергопотреблении, что требует создания систем автоматизированного контроля энергопотребления каждого структурного подразделения. Поэтому энергосбережение дает в первую очередь эффект финансовой экономии самому вузу.

Практическим средством достижения сбережения энергетических ресурсов в Липецком государственном техническом университете является система автоматизации систем инженерного обеспечения зданий и учебных корпусов при строгом учёте энергопотребления [1].

Одними из самых энергоемких систем инженерного оборудования зданий и сооружений являются системы кондиционирования воздуха Энергетические затраты на кондиционирование составляет 30-50% от стоимости эксплуатации зданий [2, 3]. Поэтому проблема энергосбережения является одной из самых важных задач эффективности использования энергии в процессах кондиционирования воздуха.

Окружающая воздушная среда является определяющим фактором сохранения здоровья и активной жизнедеятельности людей. Задачами комфортных по назначению систем вентиляции и кондиционирования является создание и поддержание в помещение благоприятных для жизнедеятельности параметров окружающего воздуха.

Эффективность работы систем кондиционирования воздуха в помещении плавательного бассейна ЛГТУ возможно значительно увеличить, если используя математическое моделирование теплового поведения сооружения, осуществить оптимальное управление системами кондиционирования воздуха, основанное на использовании регулирования параметров воздушной среды.

Целью исследования является построение математических моделей процессов, которые обеспечивают соответствующий нормам микроклимат и позволяют регулировать объемы потребляемых энергоресурсов.

Производительность по воздуху приточных и вытяжных систем вентиляции и кондиционирования определяются по условиям удаления из рабочей зоны вредностей, влияющих на формирование определяющих воздушных параметров.

В работе рассматриваются три способа определения расчетного расхода приточного воздуха по типам определяющих вредностей: тепловыделений, влагопоступлений и избытка углекислого газа. Составление теплового и влажностного баланса производится общеизвестными методами, принятыми в отопительно-вентиляционной технике [4,5]. В модели учитываются все факторы, влияющие на изменение состояния воздушной среды помещения бассейна.

Например, расчет требуемого расхода приточного воздуха для удаления теплоизбытков производится по формуле:

, м3/ч, (1)

где - температура удаляемого воздуха; - температура приточного воздуха; - плотность приточного наружного воздуха; - удельная теплоемкость воздуха.

Избытки явного тепла рассчитываются следующим образом:

, (2)

где поступления и потери тепла в помещении определены следующим образом.

Теплопоступления от освещения в холодный период года:

, (3)

где - площадь пола помещения бассейна; - удельная освещенность; - коэффициент удельного тепловыделения; - доля тепла, поступаемого в помещение.

Теплопоступления от пловцов в бассейне:

, (4)

где - количество тепла, выделяемое человеком; - количество человек; - доля времени, проводимого пловцами в бассейне.

Теплопоступления от обходных дорожек:

, (5)

где - коэффициент теплоотдачи; - площадь обходных дорожек; - температура поверхности дорожек.

Теплопотери на нагрев воды в ванне:

, (6)

где - коэффициент теплоотдачи; - площадь поверхности воды в ванне; - температура поверхности воды; - температура воды в ванне.

На испарение воды затрачивается количество теплоты, которое поступает из воздуха при наличии градиента температур в сторону воды, а также количества теплоты, отдаваемое горячей водой в водяном нагревателе. Горячая вода поступает при насосной циркуляции от источника теплоснабжения. Поток теплоты, затрачиваемый на испарение воды:

, (7)

- количество испаряющихся водяных паров с поверхности ванны.

Скрытую теплоту парообразования r при температуре воды находят как:

кондиционирование приточный теплоизбыток

(8)

Количество наружного воздуха, обрабатываемого и вводимого системой кондиционирования в помещение, оказывает большое влияние на расход тепла. Поэтому в целях экономии энергии необходимо стремиться к уменьшению количества обрабатываемого наружного воздуха. В работе предлагается осуществить управление электродвигателем приточного вентилятора с помощью программируемого логического контролера. Используется алгоритм или закона регулирования, формирующий управляющее воздействие с учетом скорости изменения расхождения фактического и минимально необходимого расхода приточного воздуха, показателей относительной влажности и температуры воздуха в помещении плавательного бассейна.

Проведенное исследование показало, что инженерные системы обеспечивают заданный микроклимат в помещении бассейна в рабочее время, но при этом наблюдается значительный расход энергоносителя в системе нагрева приточного воздуха. В то же время наблюдается превышение относительной влажности, которое может привести к увеличению влажности материалов, росту теплопотерь помещения, снижению долговечности здания. Поэтому требуется внедрение системы автоматического регулирования параметров воздушной среды и расхода приточного воздуха в помещении бассейна. Результаты исследования позволяют оптимально организовывать регулирование работы инженерных систем, формирующих микроклимат помещений здания.

Следующим этапом является разработка и исследование фундаментальных принципов построения программного обеспечения системы программируемого логического контроллера для анализа поступающей информации о температуре и влажности в помещении бассейна.

Автор выражает благодарность научному руководителю доктору физико-математических наук, профессору С.Л. Блюмину за постановку задачи и внимание к работе.

Список литературы

1. Правильникова В.В. Разработка математической модели энергопотребления вуза // Первый шаг в науку - 2010 : сборник материалов VII Междунар. форума студенческой и учащейся молодежи, 2010, г. Минск. - Мн.: «Четыре четверти», 2010. - 608 с.; - С. 527-529.

2. Карпис Е.Е. Повышение эффективности систем кондиционирования воздуха. - М.: Стройиздат, 1977. - 314 с.

3. Креслинь А.Я. Оптимизация энергопотребления системами кондиционирования воздуха. - Рига: РПИ, 1982. - 155 с.

4. Краснов Ю.С. Системы вентиляции и кондиционирования. - М.: Термокул, 2004. - 320 с.

5. Ананьев В.А. Системы вентиляции и кондиционирования. - Теория и практика. - М.: Евроклимат, 2001. - 567 с.

Размещено на Allbest.ru