Диссертация (Автоматизация многофакторного перспективного моделирования проектных решений систем солнечного теплоснабжения гражданских зданий)

2ОГЛАВЛЕНИЕВВЕДЕНИЕ ..................................................................................................................... 5ГЛАВА 1. АНАЛИЗТЕОРИИ И ПРАКТИКИ ПРОЕКТИРОВАНИЯСОВРЕМЕННЫХПЕРСПЕКТИВНЫХИСИСТЕМСОЛНЕЧНОГОТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ГРАЖДАНСКИХ ЗДАНИЙ ........................................... 141.1 Современные и перспективные системы солнечного теплоснабжениягражданских зданий .................................................................................................... 141.2 Объекты, процессы и результаты автоматизации проектирования системсолнечного теплоснабжения гражданских зданий ...............................................

211.2.1 Существующие подходы к проектированию систем солнечноготеплоснабжения гражданских зданий.................................................................. 211.2.2 Информационное обеспечение автоматизированного проектированиясистем солнечного теплоснабжения гражданских зданий............................... 231.2.3 Обзор существующего программного обеспечения для анализапроектных решений систем солнечного теплоснабжения ............................... 301.3 Повышение эффективности проектных решений систем солнечноготеплоснабжениягражданскихзданийнаосновеперспективногомоделирования ............................................................................................................. 34ВЫВОДЫ ПО 1 ГЛАВЕ .............................................................................................

36ГЛАВА2.АВТОМАТИЗАЦИЯПЕРСПЕКТИВНОГОСИСТЕММОДЕЛИРОВАНИЯСОЛНЕЧНОГОМНОГОФАКТОРНОГОПРОЕКТНЫХТЕПЛОСНАБЖЕНИЯРЕШЕНИЙГРАЖДАНСКИХЗДАНИЙ ........................................................................................................................ 382.1Системаавтоматизациимногофакторногоперспективногомоделирования проектных решений систем солнечного теплоснабжениягражданских зданий ....................................................................................................

382.2 Формализация процессов в системах солнечного теплоснабжениягражданских зданий .................................................................................................... 392.3Многофакторная математическая модель работы систем солнечноготеплоснабжения гражданских зданий ..................................................................... 4232.3.1 Математическая модель солнечного коллектора ....................................

422.3.2 Математическая модель климатических условий................................... 472.3.3 Математическая модель потерь теплоты баком-аккумулятором ........ 492.3.4 Математическая модель потерь теплоты трубопроводами ................... 542.3.5 Математическая модель теплообмена в баке-аккумуляторе ................ 602.3.6 Математическая модель потребления ........................................................ 672.3.7 Математическая модель автоматизации работы насосного ..................

69оборудования............................................................................................................. 692.4 Методика повышения эффективности проектных решений системсолнечного теплоснабжения гражданских зданий ............................................... 71ВЫВОДЫ ПО 2 ГЛАВЕ ............................................................................................. 72ГЛАВА 3. ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРИ АВТОМАТИЗАЦИИМНОГОФАКТОРНОГОПЕРСПЕКТИВНОГОМОДЕЛИРОВАНИЯПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ СИСТЕМ СОЛНЕЧНОГО ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯГРАЖДАНСКИХ ЗДАНИЙ ......................................................................................

743.1 Параметры численного моделирования проектных решений системсолнечного теплоснабжения гражданских зданий ............................................... 743.2 Допущения, принятые при численном моделировании проектныхрешений систем солнечного теплоснабжения гражданских зданий................. 773.3 Алгоритм численного моделирования, обеспечивающий устойчивую ибыструюсходимостьмногофакторногоитерационногоперспективногопроцессаприавтоматизациимоделирования проектныхрешенийсистем солнечного теплоснабжения гражданских зданий .................................. 803.3.1 Полный алгоритм численного моделирования ........................................ 803.3.2 Упрощенный алгоритм численного моделирования ..............................

893.4 Установление необходимого и достаточного временного интервалаопределяющего модель климатических условий и нагрузки на систему приавтоматизации многофакторного перспективного моделирования проектныхрешений систем солнечного теплоснабжения гражданских зданий................. 93ВЫВОДЫ ПО 3 ГЛАВЕ ............................................................................................. 954ГЛАВА 4. ПРАКТИКА ПОСТРОЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ СИСТЕМАВТОМАТИЗАЦИИМНОГОФАКТОРНОГОПЕРСПЕКТИВНОГОМОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ СИСТЕМ СОЛНЕЧНОГОТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ГРАЖДАНСКИХ ЗДАНИЙ ...........................................

974.1 Планирование эксперимента по определению значимости параметровмногофакторногоперспективногомоделирования проектныхрешенийсистем солнечного теплоснабжения гражданских зданий .................................. 974.2 Выявление и систематизация факторов и их взаимодействия позначимостивлияниянаточностьмногофакторногоперспективногомоделирования проектных решений систем солнечного теплоснабжениягражданских зданий .................................................................................................. 1014.3Повышениесистемэффективностисолнечногоавтоматизированноготеплоснабжениягражданскихпроектированиязданийнаосновемногофакторного перспективного моделирования их проектных решений 1114.4 Информационное и программное обеспечение систем автоматизациимногофакторногоперспективногомоделирования проектныхрешенийсистем солнечного теплоснабжения гражданских зданий ................................

1154.5 Расчет примера экономической эффективности предложенных проектныхрешений ....................................................................................................................... 116ВЫВОДЫ ПО 4 ГЛАВЕ ........................................................................................... 121ЗАКЛЮЧЕНИЕ ......................................................................................................... 122СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ ..........................................................

124СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ....................................................................................... 132ПРИЛОЖЕНИЕ А ..................................................................................................... 1445ВВЕДЕНИЕАктуальность темы исследования. Система теплоснабжения является элементом современных жилых и общественных зданий. Обеспечение нагрузки насистему теплоснабжения осуществляется, как правило, централизованным способом с применением традиционных энергетических ресурсов.

Недостатком данного способа энергоснабжения является исчерпаемость традиционных ресурсов инанесение существенного вреда окружающей среде. Применение альтернативныхисточников энергии позволяет решить обе проблемы. Кроме того, использованиеальтернативных источников энергии создает условия для обеспечения автономности потребителя от централизованных энергосетей.Использование энергии солнечных лучей для теплоснабжения гражданскихзданий применимо для большей части территории России.

Дальневосточный, Сибирский, большая часть Приволжского, Южный и Северокавказский округа обладают достаточно высоким уровнем радиационных ресурсов, что указывает на целесообразность применения данного способа энергоснабжения в упомянутых регионах.В гражданских и производственных зданиях значительно отличаются режимы и объемы потребления тепловой энергии и требуются разные подходы к проектированию систем теплоснабжения. В СП 41-101-95 "Проектирование тепловыхпунктов" не рекомендуется теплоснабжение производственных зданий от ЦТП,обсуживающих гражданские [1].Однозначный подход к проектированию систем солнечного теплоснабжения(ССТ)на сегодняшний день отсутствует. Нормативную базу проектированияустановок солнечного горячего водоснабжения составляют ВСН 52-86 «Установки солнечного горячего водоснабжения» и ГОСТ Р «Теплоснабжение зданий.

Методика расчета энергопотребности и эффективности системы теплогенерации ссолнечными установками». Область применения данных норм проектированияохватывает установки солнечного горячего водоснабжения на основе плоскихсолнечных коллекторов. Методика расчета в ВСН более подробна и осуществляется по часовым суммам прямой и рассеянной солнечной радиации и температуре6наружного воздуха, значение которых определяют по «Справочнику по климатуСССР», расход горячей воды принимается по суточным нормам потребления всоответствии с СНиП 2.04.01-85.Солнечные водонагревательные установки могут работать на основе не только плоских, но и трубчатых вакуумных коллекторов.